瀝青混合料低溫粘彈性參數回歸初探

1、J BH交通標準化2007年第6期(總第166期階段產生的撓度和施工標高。7結語由于采取了科學地控制手段,該橋合龍時懸臂端相對高差在10mm 以內,中跨合龍高程比設計高程(通車后一年高150mm ,與合龍控制目標(比設計高程高120mm 接近,達到了預期目的,取得較好的效果。參考文獻1JTG D60-2004,公路橋涵設計通用規(guī)范S.2JTJ 041-2000,公路工程橋涵施工技術規(guī)范S.作者簡介:牟旺(1973-,山東濰坊人,工程師,長期從事公路工程設計與監(jiān)理工作;宋炳強(1971-,山東濰坊人,工程師,長期從事公路工程設計施工;安平(1973-,山東日照人,高級工程師,主要從事公路工程檢測

2、工作。收稿日期:2006-10-24""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""隨著國民經濟

3、的快速發(fā)展,運輸市場日益繁榮,截至2005年底,我國全國范圍內已實現高速公路通車里程4.4萬km 。公路運輸的發(fā)展要求公路建設要向高質量、高標準方向發(fā)展。瀝青路面作為柔性路面的代表,因為其優(yōu)良的路用性能,在全世界范圍內得到了廣泛的使用。瀝青混合料是一種典型的彈、粘、塑性體。一般來說,優(yōu)良的瀝青路面應具有良好的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、耐久性、防滲性和表面抗滑性。我國地處季風氣候最典型、最強烈的歐亞大瀝青混合料低溫粘彈性參數回歸初探張熙穎1,王書娟2(1.吉林建筑工程學院,吉林長春130021;2.吉林省交通科學研究院,吉林長春130021摘要:瀝青混合料的粘性成分瀝青,是一種感溫性極強的材料,通

4、過對典型的瀝青混合料進行低溫彎曲蠕變試驗,并選取Burgers 模型中的四項參數代表其粘彈性,采用各個參數的幾何意義來求取參數值,可為瀝青混合料的低溫粘彈性分析提供數據基礎。關鍵詞:彎曲蠕變;Burgers 模型;粘彈性中圖分類號:U416.217文獻標識碼:A文章編號:1002-4786(200706-0047-03Analysis of Visco-elastic Parameters of Asphalt Mixture atLow TemperatureZHANG Xi-ying 1,WANG Shu-juan 2(1.Jilin Institute of Civil Engineer

5、ing and Architecture ,Changchun 130021,China ;2.Jilin Institute of Traffic Science andResearch ,Changchun 130021,China Abstract :The binder of asphalt mixture -asphalt is a kind of typical visco-elasic material and the characteristics of the mixtures at low temperature are experimented.Parameters of

6、 Burgers model being computed on the basis of this experiment can provide useful information for the future visco-elasic design of asphalt pavement.Key words :bending creep ;Burgers model ;visco-elasicity 公路工程與運輸47交通標準化2007年第6期(總第166期J BHCOMMUNICATIONS STANDARDIZATION表3小梁試件的彎曲試驗結果小梁編號應力(N 應變(mm 平均應力

7、(N R BBS B262.50.0210665-1-312700.34表2試驗用瀝表混合料小梁情況成型溫度輪板編號小梁試件編號混合料類型1116AC-16I5116表1瀝青混合料基本情況表級配類型通過下列篩孔的百分率(%191613.29.50.60.3AC-16I 100901007692608034622048133692671851448實際值100968372583424161296瀝青用量(%4.5陸,氣溫變化幅度為40,這種氣候對瀝青路面的使用具有極其不利的影響。在冬季低溫的時候,瀝青的粘滯度增大,與礦料的粘結力增大,因而,瀝青路面強度增大,變形能力降低。當溫度下降,尤其是溫度驟

8、降時,會在路面結構中產生溫度應力,瀝青路面就會收縮,而瀝青路面與水泥混凝土路面不同,它沒有接縫,這種收縮變形會受下面各層及無限連續(xù)板體的約束作用,當累積溫度應力超過其抗拉強度時,路面就會開裂。在近幾年對瀝青混合料的研究中,瀝青混合料的低溫性能越來越受到人們的重視。低溫收縮裂縫與瀝青的低溫品質及瀝青混合料的收縮有關。蠕變是指瀝青混合料在固定應力的作用下,變形隨時間而發(fā)展的過程。蠕變試驗是研究瀝青混合料低溫抗裂性能較好的方法,而彎曲蠕變試驗因其加載小、試驗簡單的特點,為我國現行規(guī)程公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程及美國SHRP (美國戰(zhàn)略公路研究所推薦?；谝陨显?本文將采用NU-10試驗機,針

9、對我國東北的氣候特點及現行規(guī)程的建議,進行AC-16I 彎曲蠕變試驗,并以此為依據,按照Burgers 模型進行粘彈性參數的計算。1試驗本試驗的目的是為了量測季節(jié)性冰凍地區(qū),AC-16I 在規(guī)定溫度和加載應力水平條件下彎曲蠕變的應變速率,以研究瀝青混凝土的低溫性能,并進行低溫粘彈性參數的回歸。試驗溫度選擇-10。1.1瀝青混合料基本情況(見表11.2試件情況按照表1中的混合料級配及瀝青用量,按公路瀝青混合料試驗規(guī)程(以下簡稱規(guī)程試驗方法T 0703-1993中的輪碾法,采用5種不同的成型溫度,試驗中采用輪碾成型機制成300mm ×300mm ×50mm 的板塊狀試件,每一溫

10、度下成型的試件采用編號1表示。然后采用萬能試驗機將每塊輪板切割成棱柱體小梁,其中各棱柱體小梁試件的尺寸均滿足T0751-1993及T0728-2000中有關試件尺寸的規(guī)定。具體試件情況如表2所示。1.3小梁試件的彎曲試驗按照T 0715-1993中的試驗方法,采用萬能多R B =3LP B 2bh 2,B =6hd L 2,S B =R B B(1式中:R B 試件破壞時的抗彎拉強度,MPa ;B 試件破壞時的最大彎拉應變;P B 試件破壞時的最大荷載,N ;d 試件破壞時的跨中撓度,mm ;S B 彎曲勁度模量;L ,b ,h 試件的跨徑,跨中斷面的寬度及高度。1.4小梁試件的彎曲蠕變試驗公

11、路工程與運輸48J BH交通標準化2007年第6期(總第166期表4AC-16I 的低溫粘彈性參數計算結果試件編號E 1E 212k E"1E"2"1"20.351.713.290.352.323.391.460.231.472.11917圖3粘彈性參數計算示意圖1-1試件組時間(s 圖11-1試件組典型的蠕變曲線試驗時間為7200s 。加載大小為瀝青混合料彎曲試驗中的每一組破壞荷載平均值的10%,采用LVDT記錄其跨中撓度。圖1為根據試驗結果整理出的典型彎曲蠕變試驗曲線。2低溫粘彈性參數計算模型及計算原理2.1流變模型的選用在對瀝青混合料的粘彈性模擬中

12、,采用Burg-ers 模型作為其基本的流變學模型,如圖2所示。Burgers 模型是由一個Maxwell 模型和一個Kelvin 模型串聯而成的,其蠕變方程如下:(t =01E 1+11t+1E 2(1-e -E 22t#$=0J (t (22.2基本計算原理(參照圖3由瀝青及瀝青混合料中所推薦的實用方法,在每一條彎曲蠕變試驗曲線上,可分別根據如下公式,得出其Burgers 模型中的粘彈性參數。瞬時彈性模量E 1(×104MPa.s :E 1=1(3延遲彈性模量E 2(×104MPa :E 2=-(4純粘性系數1(×107MPa s :1=tan =t endend -(5在Burgers 模型的蠕變方程中,第三項代表模型的延遲彈性,其中k =2E 2為延遲時間。另外,根據Burgers 模型的蠕變方程有下式成立:E 2e -tk=(E 1+1t+E 2-=t -(6取k (t =E 2e -tk=t -因本試驗所得蠕變曲線的穩(wěn)定期大多數發(fā)生在2400s 3000s 這一時段,兼顧到計算上的簡化,故將t 1取為0s ,即可求得Voigt 粘性系數2(×106MPa s :2=kE 2通過上述四項計算,即可求得瀝青混合料Burgers 模型中表征混合料粘彈性的力學參數。3低溫