瀝青混合料低溫粘彈性參數(shù)回歸初探

1、J BHNo.4No.1644164COMMUNICATIONS STANDARDIZATIONCOMMUNICATIONS STANDARDIZATION.No.6,2007(ISSUE No.166交通標(biāo)準化2007年第6期(總第166期階段產(chǎn)生的撓度和施工標(biāo)高。7結(jié)語由于采取了科學(xué)地控制手段,該橋合龍時懸臂端相對高差在10mm 以內(nèi),中跨合龍高程比設(shè)計高程(通車后一年高150mm ,與合龍控制目標(biāo)(比設(shè)計高程高120mm 接近,達到了預(yù)期目的,取得較好的效果。參考文獻1JTG D60-2004,公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范S.2JTJ 041-2000,公路工程橋涵施工技術(shù)規(guī)范S.作者簡介:牟旺

2、(1973-,山東濰坊人,工程師,長期從事公路工程設(shè)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(shè)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工作。收稿日期:2006-10-24"""""""""""""""""""""""""""""""

3、;"""""""""""""""隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展,運輸市場日益繁榮,截至2005年底,我國全國范圍內(nèi)已實現(xiàn)高速公路通車里程4.4萬km 。公路運輸?shù)陌l(fā)展要求公路建設(shè)要向高質(zhì)量、高標(biāo)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(nèi)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(yīng)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(fēng)氣候最典型、最強烈的歐亞大瀝青混

4、合料低溫粘彈性參數(shù)回歸初探張熙穎1,王書娟2(1.吉林建筑工程學(xué)院,吉林長春130021;2.吉林省交通科學(xué)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(shù)代表其粘彈性,采用各個參數(shù)的幾何意義來求取參數(shù)值,可為瀝青混合料的低溫粘彈性分析提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞:彎曲蠕變;Burgers 模型;粘彈性中圖分類號:U416.217文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1002-4786(200706-0047-03Analysis of Visco-elastic Parameters of Asp

5、halt Mixture atLow TemperatureZHANG Xi-ying 1,WANG Shu-juan 2(1.Jilin Institute of Civil Engineering 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 m

6、aterial and the characteristics of the mixtures at low temperature are experimented.Parameters of 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-elasicit

7、y 公路工程與運輸47No.6No.166No.4No.1644164COMMUNICATIONS STANDARDIZATION.,2007(ISSUE 交通標(biāo)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(jié)果小梁編號應(yīng)力(N 應(yīng)變(mm 平均應(yīng)力(N R BBS B1-1-112300.231034.349.3872341238.550.0075791-1-211700.3510.0874817850.0056511-1-37000.055.529954262.50.0210665-1-114500.341290

8、11.128161825.80.0060955-1-211500.439.3124212270.40.0041025-1-312700.349.9756831825.80.005464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(%191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075AC-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

9、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(jié)力增大,因而,瀝青路面強度增大,變形能力降低。當(dāng)溫度下降,尤其是溫度驟降時,會在路面結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生溫度應(yīng)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(dāng)累積溫度應(yīng)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(zhì)及瀝青混合料的收縮有關(guān)。蠕變是指瀝青混合料在固定應(yīng)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

10、載小、試驗簡單的特點,為我國現(xiàn)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,針對我國東北的氣候特點及現(xiàn)行規(guī)程的建議,進行AC-16I 彎曲蠕變試驗,并以此為依據(jù),按照Burgers 模型進行粘彈性參數(shù)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(yīng)力水平條件下彎曲蠕變的應(yīng)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(shù)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 0

11、703-1993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(guān)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,采用萬能多功能伺服試驗機進行小梁試件的彎曲試驗。試驗溫度為-10,跨中加載,加載速率為50mm/min ,取每組試件中的前三根小梁在相同條件下分別進行試驗,小梁規(guī)格全部滿足T 0715-

12、1993中3.1.1的要求。在記錄儀記錄的荷載-跨中撓度曲線上量取峰值位置的荷載為最大荷載,其對應(yīng)的撓度為跨中撓度,取三根試件破壞荷載的平均值作為最終破壞荷載。按照下式可計算小梁在破壞時的抗彎拉強度、破壞時梁底最大彎拉應(yīng)變及破壞時的彎曲勁度模量,對應(yīng)的試驗結(jié)果如表3所示。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(yīng)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

13、按照試驗規(guī)程T 0728-2000,彎曲蠕變試驗所用試件為前述彎曲試驗后剩余的試件,試件規(guī)格全部滿足T 0728-2000中3.1.1的規(guī)定。采用NU-10液壓伺服試驗機進行彎曲蠕變試驗溫度控制能夠精確至0.1。根據(jù)規(guī)程的規(guī)定,試驗溫度為-10,公路工程與運輸48J BHNo.4No.1644164COMMUNICATIONS STANDARDIZATIONCOMMUNICATIONS STANDARDIZATION.No.6,2007(ISSUE No.166交通標(biāo)準化2007年第6期(總第166期表4AC-16I 的低溫粘彈性參數(shù)計算結(jié)果試件編號E 1E 212k E"1E&qu

14、ot;2"1"21-1-41.590.241.832.148931.620.351.713.291-1-51.70.372.015.013511-1-61.580.431.282.726335-1-41.760.32.713.2310752.260.352.323.395-1-53.550.532.774.829095-1-61.460.231.472.11917圖3粘彈性參數(shù)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(jù)試驗結(jié)果整理出

15、的典型彎曲蠕變試驗曲線。2低溫粘彈性參數(shù)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,采用Burg-ers 模型作為其基本的流變學(xué)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(lián)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(jù)如下公式,得出其Burgers 模型中的粘彈性參數(shù)。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(shù)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(jù)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(shù)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(shù)2(×106MPa s :2=kE