浇筑式沥青混凝土动态模量主曲线研究

沥青混合料动态剪切模量主曲线的确定
沥青混合料的动态剪切模量是确定混凝土强度、成形及抗压性能的重要参数，其定义
为材料受力时杨氏模量的应力除以应变。

对沥青混合料中动态剪切模量的确定，影响有很
多因素，其中包括：外加应力大小和恒定，立即变形量，应力恢复后释放的能量，材料极
限应力，动态衰减率，以及累积变形等。

一般来说，在正常的温度下，沥青混合料的动态
剪切模量较低，但是随着温度的升高，其动态剪切模量也会相应提高，这是因为随着温度
的升高，沥青混合料中沥青、砂及碎石粒子彼此间的结合能力增强，混凝土的均匀性也会
良好；而外加应力增加时，材料中沥青粒子能提供更多的支撑，从而抵抗外力产生更大的
抗力，其动态剪切模量也就随之提高。

动态剪切模量确定时，采用动态剪切压缩模量主曲线（DCC）的方法最为常用。

在这
种方法中，沥青混合料体系的动态剪切模量可凭借实验或理论计算法得到，将沥青混凝土
受力过程中的应力、应变大小和暂定变形量用曲线形式表示出来，形成动态剪切压缩模量
主曲线，以追求精确确定沥青混凝土的动态剪切模量。

对于沥青混合料动态剪切压缩模量主曲线的确定，得到的结果和精度取决于实验和计
算过程中的外加条件、模型参数、实验参数、实验步骤的选择等。

基于此，在进行动态剪
切压缩模量主曲线的构建之前，要根据沥青混合料的物理性质，结合灌浆材料的综合性能，确定外加状态以及其它变化参数，以确保所得结果准确、可信。

另外，沥青混合料的物理性质也会影响其动态剪切模量，因此在确定动态剪切压缩模
量主曲线时，还要考虑沥青混合料中沥青粒径分布信息、温度和外加应力对所研究对象沥
青混合料动态剪切模量的影响等。

沥青混合料动态模量主曲线
沥青混合料的动态模量主曲线描述了材料在应力作用下的应变响应
关系。

动态模量是衡量材料刚度或弹性特性的一个关键参数。

主曲线通常由以下几个阶段组成：
1. 弹性阶段（Linear Elastic Stage）：在小应变范围内，沥青混合料呈现线性弹性行为。

应力与应变成正比，即应变随应力的增加而线性增加。

在这个阶段，动态模量保持相对恒定，代表了材料的初始刚度。

2. 弹性-塑性过渡阶段（Elastic-Plastic Transition Stage）：随着应力的增加，沥青混合料会进入一个弹性-塑性过渡阶段。

在此阶段，应变开始逐渐偏离线性弹性行为，出现非线性变形。

3. 塑性阶段（Plastic Stage）：当应力超过材料的弹性极限时，沥青混合料会进入塑性阶段。

在这个阶段，应变随应力的增加呈非线性增长，同时材料会发生永久性变形。

4. 失效阶段（Failure Stage）：当应力继续增加且超过材料的极限强度
时，沥青混合料可能发生破裂或失效。

在这个阶段，应变会快速增加，材料无法承受更高的应力。

沥青混合料的动态模量主曲线可以通过实验测试或基于材料力学原
理进行建模和模拟。

这个曲线上的每个阶段都对材料的力学性能和工程应用具有重要意义，有助于了解沥青混合料在不同应力条件下的变形特性和强度。

Research 研究探讨341关于沥青混合料动态模量分析夏 盟（重庆交通大学 土木工程学院， 重庆 400041）中图分类号：G322 文献标识码：B 文章编号1007-6344（2018）03-0341-01摘要：动态模量是沥青混合料的一个重要力学参数之一，沥青混合料材料的动态模量既受温度的影响，也受荷载频率的影响。

由于沥青混合料对温度较高和较低时都比较敏感，因此要在不同的温度下研究沥青混合料的动态模量。

检验温度对路面的影响有三种方法：理论法，数理统计法和数值分析法。

动态模量测试的方法可以分为室内和室外测试动态模量。

荷载频率对动态模量的影响，主要是行车速度产生的荷载频率，车辆的行驶速度不同，对路面的振动频率不同，相应的荷载作用频率就会不同。

车辆的行驶速度增加后，对路面的荷载频率也会相应的增大。

当荷载继续增大，动态模量的增加会逐渐变得平缓，最后几乎不再变化。

关键词：动态模量；温度；荷载频率；含水率0 引言随着改革开放的发展，我国公路也相应的快速发展。

公路的快速发展同时也为我国经济的快速发展奠定了坚实的基础。

我国建设高速公路的发展历程已经走过一些年，这些年来我国公路建设已经取得巨大成就。

我国在公路建设这方面起步较晚，所以目前仍然处在建设公路的好时期。

各个等级的公路的开通，不仅加快了我国经济的建设，连通了各个区域，而且也间接的提高了人民的生活质量。

动态模量作为沥青路面的一个重要参数，而荷载频率对动态模量有一定的影响，因此就有必要研究荷载作用下动态模量的变化情况，可以对路面的动态模量进行评价。

1 温度的影响1.1 区域差异在我国，研究路面力学性状之前，先进行抗压回弹模量的计算。

这种方法是比较简单的，但是会有一些不足。

在实际工作当中，在施工现场，不能够反应出来沥青路面的动态模量。

温度对沥青混凝土的动态模量的影响很大，路面平时就是在自然环境之下的，受太阳辐射照射，也会经受着不同时期的不同气候，沥青材料温度的影响就会比较强烈。

98论文/桥面铺钢桥面铺装材料的动态模量及其主曲线研究莫正华1和建锋'胡德勇'石晨光'（1.重庆市智翔铺道技术工程有限公司，董庆401光的2.武汉理工大学交通学院，湖北武汉430063）摘要：本文采用M TS测试了浇注式沥青混合料GA10、环氧沥青混合料E A10和高弹改性S M A10三种钢桥面铺装材料在单轴拉伸状态下5个温度、6个频率的动态模量，并基于时间-温度等效原理和广义用格摩德模型钢三考温度下的动态模量主曲线回归。

结果表明：在相同试验条件下,E A10比另两种混合料的动态模量大，EA10的动态模量受温度和率率影响最小，GA10的影响最大，频率对改性S M A的影响最大。

关键词：钢桥学铺装；动态模量；主学线动态模量是指压实后的沥青混凝土在荷载作用下的应力-应变响应，与静态模量相比较，可以更为准确地反映出沥青路面的实际工作状态，也更符合钢桥面铺装的使用状态响本文通过测得三种钢桥面铺装材料（浇注式沥青混合料GA10、环氧沥青混合料EA10和改性沥青SMA10）在不同温度、不同频率和受拉状态下的动态模量，并采用修正西格摩德模型绘制动态模量主曲线，为钢桥面铺装设计材料参数提供依据。

一、试验材料本文中研究的沥青混合料分别为：GA10、EA10和SMA10°GA10采用聚合物复合改性沥青；E A10采用日本环氧沥青；SMA10采用高弹改性沥青。

SMA10和EA10采用Superpave旋转压实成型为直径150mm、高170mm的圆柱体试件，GA10自然成型为相同尺寸的试件，经钻芯、切割成直径为100mm、高为150m m的圆柱体试件。

二、动态模量及主曲线（一）动态模量定义由于沥青混合料具有黏弹性质，采用循环应力加载时，内部会出现相应的应变，但是应变峰值工于应力峰值出现，称之为滞后现象，可通过复合模量表征，如公式响）所示：呼=o°sin（3）（1）式中：E*是复合模量；是最大拉应力；型温是最大可恢复轴向应变；映1是角速度加载频率；t为时间；。

30#沥青AC-20混合料动态模量及主曲线试验研究蔡湘运【摘要】通过沥青混合料动态模量试验和动态模量主曲线,并与50#沥青AC-20混合料对比,评价30#硬质沥青AC-20混合料的高温抗变形能力.结果表明,与50#沥青AC-20混合料相比,30#硬质沥青AC-20混合料的动态模量较大,可起到抗车辙的作用;在低频区段,30#硬质沥青AC-20混合料的动态模量随荷载频率的增大急剧增大,而在5 Hz以上区段动态模量变化趋于稳定;30#硬质沥青AC-20混合料的动态模量主曲线呈S形,在高温低频和低温高频段其动态模量受频率影响较小,且不同沥青混合料表现出的力学特性和适用范围不同.【期刊名称】《公路与汽运》【年(卷),期】2019(000)005【总页数】4页(P59-61,151)【关键词】公路;30#硬质沥青;AC-20沥青混合料;动态模量;动态模量主曲线【作者】蔡湘运【作者单位】新邵县公路管理局,湖南邵阳 422900【正文语种】中文【中图分类】U416.2据统计，在沥青路面维修养护中车辙病害约占80%，远多于裂缝、水损坏等病害。

车辙不仅对道路本身的危害巨大，也影响道路使用者的行车安全与舒适性。

针对高等级公路车辙问题的研究证实，30#、50#等低标号硬质沥青用于沥青路面的中下面层可有效提升路面的抗车辙性能，且可用沥青混合料的SPT动态模量试验进行评价。

但已有研究的动态模量试验虽考虑了温度、频率及围压的影响，但没有考虑应变水平的影响，而沥青混合料的模量是非线性的，随着应变水平的不同，动态模量也不同。

考虑到SPT动态模量试验虽然不能对应变值进行精确控制，但可对应变范围进行控制，该文通过选定适宜的应变范围，考虑应变水平对动态模量的影响。

此外，测定混合料复合动态模量主曲线可预估混合料的高温抗变形能力，但这一指标与材料的高温稳定性之间的关系有待进一步论证，故该文采用类似于DSR动态剪切模量试验中抗车辙因子G*/sinφ的处理方法，得到动态模量组合参数|E*|/sinφ，参照AASHTO 2002设计指南，用动态模量|E*|和动态模量主曲线评价30#硬质沥青AC-20混合料的高温抗变形能力。

浅谈沥青混合料动态模量的研究现状我国旧沥青路面设计规范把静态模量作为路面结构设计的一个重要参数，众所周知，静态模量是指荷载作用非常慢时，试件产生的应力与荷载作用下产生的应变之间的比值，不受温度和加载频率等因素的影响，理论上是一个固定不变的值。

所以静态模量不能充分描述沥青路面在受到行车荷载时的力学响应。

沥青混合料作为一种典型的粘弹性材料，在受到动态的行车荷载时会产生一种动态的力学响应，我们把这种力学响应成为动态模量。

上世纪60年代Seet等人在路面结构设计和研究中引入了动态模量这一概念。

他针对动态三轴试验，将材料的动态模量定义为轴向应力的振幅与相应轴向应变振幅的比值。

公式如下：1、动态模量国外研究现状国外对沥青混合料动态模量的研究起步较早，20世纪60年代初期国外多家科研机构和院校已经开始对沥青混合料动态模量进行科学的试验研究，1962年Seet等人在路面结构设计和研究中引入了动态模量这一概念。

他针对动态三轴试验，将材料的动态模量定义为轴向应力的振幅与相应轴向应变振幅的比值。

这一概念的提出被广大公路学者所认可，此后，各国的学者们对于路面材料的动态力学参数和动态特性展开了大量的研究，在长达几十年的动态力学性能研究过程中，由于路面材料的复杂性，各国学者从原材料特性、混合料配比、试件的尺寸、加载频率、试验温度以及试验方法等方面对路面材料动态模量的影响进行了大量的研究[1]。

AASHTO设计指南经历了1972、1986年等多个版本，但是由于设计方法落后，考虑因素不全很难适应现代设计工作。

最新的AASHTO（200X修订版）以力学经验为设计基础，能够提供各地不同设计条件下的沥青路面设计方法，对各种沥青路面提供一个通用的设计方法。

AASHTO（200X修订版）反映了气候环境、交通、路基、可靠性等的共同的设计要求。

设计方法采用参数输入，包括交通量、材料、气候，其中材料的输入参数采用实测或按经验公式得到的沥青混合料动态模量以及路基与基层的弹性模量。

Hans Journal of Civil Engineering 土木工程, 2019, 8(5), 931-938Published Online July 2019 in Hans. /journal/hjcehttps:///10.12677/hjce.2019.85108Research on Dynamic Modulus and MasterCurve of Asphalt MixtureGuoqi Xu*, Liqun Hu, Jiang Yan, Shaowen Du, Kan JiaKey Laboratory for Special Area Highway Engineering of Ministry of Education, Chang’an University, Xi’anShaanxiReceived: June 25th, 2019; accepted: July 10th, 2019; published: July 17th, 2019AbstractThree test pieces of cylindrical asphalt mixture were formed by Superpave Gyratory Compactor, and the test pieces of dynamic modulus were obtained by the core. Dynamic modulus tests were carried out on three different types of asphalt mixtures by using the UTM-30 test system at differ-ent test temperatures and load frequencies. The relationship between the dynamic modulus of asphalt mixture and the test temperature, load frequency, asphalt type and mixture type was ana-lyzed. The dynamic modulus master curve of the asphalt mixture was constructed by using the Sigmoidal function. The study has shown that under the same test conditions, the dynamic modulus was reduced with the increase of test temperature and the decrease of load frequency, and the dynamic modulus was increased with the decrease of temperature and the increase of load frequency. The dynamic modulus of SMA-13 asphalt mixture is better than SBS modified as-phalt when using high modulus modified asphalt. The dynamic modulus of asphalt concrete is mainly related to high modulus modified asphalt binder at 20. The master curve of dynamic modulus takes a good correlation from the measured values of the dynamic modulus.KeywordsRoad Engineering, Asphalt Mixture, Dynamic Modulus, Main Curve沥青混合料动态模量及主曲线试验研究徐国其*，胡力群，严江，杜少文，贾侃长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室，陕西西安*通讯作者。

沥青混合料动态模量试验方法沥青混合料动态模量试验方法（Dynamic Modulus Test of Asphalt Mixture）是一种常用的沥青混合料性能测试方法，主要用于评估沥青混合料在不同频率和温度下的弹性性能。

试验原理动态模量试验的原理是在规定的恒定应力下，测量材料在不同频率下的应变，然后计算材料的动态模量。

试验中所使用的仪器设备主要分为两种，一是万能试验机，二是动态力学分析仪。

其中，万能试验机主要用于测量杆状样品的动态模量，而动态力学分析仪则适用于将圆盘形的样品剪切成双拱形后测量其动态模量。

试验步骤1. 样品制备：根据混合料的配合比制备出诱导水泥混凝土试件。

2. 试件处理：在环境温度下保持试件质量的稳定性。

3. 实际测量：将试件安装在试验装置中，按照规定的荷载振动频率进行试验。

4. 数据处理：根据测试所得的数据，采用计算机等专业软件进行数据的处理和分析，并得出结论。

试验参数1. 荷载振幅和频率：试验中所加的荷载负荷和频率要有明确的规定，一般情况下，均采用较小的荷载振幅和较低的频率。

2. 温度条件：试验中的温度一般为规定的恒定温度，一般为20到25摄氏度之间，温度条件对试验结果非常重要。

试验结果动态模量试验主要针对沥青混合料的弹性模量特性进行探讨，其结果可以通过计算材料的应力应变关系来反映材料的弹性模量，根据结果可以得出相应的弹性模量曲线，以及材料在不同温度下的弹性模量变化情况。

总之，沥青混合料动态模量试验方法是一种可靠的测试方法，可以很好的评估沥青混合料在不同频率和温度下的弹性性能，提高沥青混合料的质量及耐久性，推动路面工程的进步发展。

浇筑式混凝土动态模量试验研究摘要:采用 SPT简单性能试验仪测量不同温度和荷载作用频率下浇筑式沥青混凝土的动态模量和相位角。

研究发现，随着温度升高和荷载频率降低，浇筑式沥青混凝土的动态模量逐渐减小。

本研究还运用时间-温度置换原理，通过对不同温度和荷载频率下的动态模量进行sigmoidal函数非线性最小二乘法拟合，确定了浇筑式沥青混合料的动态模量主曲线和移位因子。

关键词: 浇筑式沥青混凝土；动态模量；相位角；主曲线；Research on the Dynamic Modulus Test of Casting Asphalt ConcreteCuishi-ping，(Shandong Transportation Research Institute，Jinan 250102，China)Abstract: The dynamic modulus and phase angle of costing asphalt concrete was tested by simple performance test system (SPT). The study found that the dynamic modulus of casting asphalt concrete gradually decreases as the temperature increases and the load frequency decreases.This study also utilized the time-temperature replacementprinciple to determine the dynamic modulus master curve and shift factor for casting asphalt concrete through non-linear least squares fitting of the sigmoidal function of dynamic modulus under different temperature and load frequencies.Key words: casting asphalt concrete ; dynamic modulus; phase angle;master curve；shift factors前言浇注式沥青混凝土在德国应用的范围是相当广泛，从屋顶防水到高速公路路面及大跨径桥面铺装都有应用。

文章编号:0451-0712(2006)08-0163-04中图分类号:U 414.02文献标识码:A沥青混合料动态模量及其主曲线的确定与分析赵延庆,吴剑,文健(江苏省交通科学研究院南京市210017)摘要:研究中利用S u p e r p a v e 简单性能试验机(S P T )测量了S MA 13和S u p e r p a v e20两种沥青混凝土在不同温度和荷载作用频率下的动态模量。

并分析了温度和荷载频率对动态模量和相位角的影响。

本研究还根据时间～温度置换原理,通过非线性最小二乘拟合,确定了两种沥青混合料的动态模量主曲线和时间～温度转化因子,并利用相同的时间～温度转化因子形成了相位角主曲线,从而完全确定了沥青混合料的粘弹性性质。

关键词:沥青混合料;动态模量;主曲线;相位角;时间～温度置换原理;时间～温度转化因子众所周知,沥青混合料在一个较宽的温度范围内呈现出粘弹性性质。

描述材料粘弹性性质的基本参数包括动态模量、蠕变柔量和松弛模量等。

这些参数不仅可以用来描述材料的线性粘弹性性质,还可以用来描述材料的非线性粘弹性质和破坏特性。

事实上这3个参数包含的信息是相同的,它们都反映了材料基本的蠕变和松弛特性,所以,这3个参数之间是可以转换的。

在实践中直接测量松弛模量的恒应变松弛试验操作难以实现。

测量蠕变柔量的恒应力蠕变试验虽然较易实现,但在试验中却不可能得到一个真正的矩形荷载,任何仪器都需要一定的时间才能使施加的荷载达到目标值,这使得测量得到的参数中存在一定的误差。

而在试验中测量动态模量则比较容易实现,并且其试验精度能得到较好的控制。

本文中采用S u p e r p a v e 简单性能试验机(S P T )测量了沥青混合料在不同温度和荷载作用频率下的动态模量,并根据时间～温度置换原理(T i m e -T e m p e r a t u r eS u p e r p o s i t i o np r i n c i p l e)利用非线性最小二乘拟合的方法得到了参考温度下的动态模量主曲线和时间～温度转化因子,并进一步确定了相位角主曲线,用以描述沥青混凝土的粘弹性性质。

如何使用简单性能试验仪来得到沥青混合料的动态模量总曲线Superpave沥青技术是美国公路战略研究计划（SHRP）的重要研究成果，引入中国已经有十几年时间了。

现存的Superpave混合料设计方法，大多采用了旋转压实仪压实试件，然后分析其体积特性，以之为基准来进行设计。

为验证Superpave混合料体积设计方法，能够有效地确定和评估沥青混合料的使用性能，美国启动了NCHRP9-19和NCHRP9-29这两个研究项目开发出简单性能试验（SPT）来检验Superpave混合料设计的高温和疲劳性能，其中包括了沥青混合料动态模量的测试，与NCHRP1-37A里面的力学-经验路面设计指南兼容，这样混合料的输出真正能成为路面结构设计的输入，使混合料设计和路面结构设计完美联系起来。

此文主要摘录和参考了在2006年7月11日由江苏省交通科学研究院和我公司联合举办的沥青混合料简单性能试验讲座上，主讲人Ray Bonaquist先生（*）介绍的如何使用SPT简单性能试验系统来得到沥青混合料的动态模量总曲线。

此总曲线可以用于在一很大的温度和加载频率范围来对各种混合料材料进行对比，也可以用于生成AASHTO2002设计指南里面所要求的水平1输入参数。

除了减少了测试温度数量，扩展了测试频率以及使用了模量极大值以外，使用SPT来得到混合料动态模量总曲线的方法和AASHTO的临时标准TP62-03很相近。

AASHTOTP62-03的试验程序是对一组至少2个试件分别在-10，4.4，21.1，37.8和54.4°C的温度下进行测试，加载的频率依次为25，10，5，1.0，0.5和0.1Hz，此试验可以提供60个动态模量测试值的数据库，并通过数值优化确定总曲线参数。

而本文这里所要介绍的方法，是要用到Hirsch模型来估计混合料的模量极大值，这个模量极大值的估算是基于体积特性和一极限为1GPa胶结料剪切模量。

并测试一组至少2个试件，测试温度分别为4.4，21.1和46.1°C，加载频率依次为10,1.0，0.1和0.01Hz，可以提供24个动态模量测试值的数据库，由估算的模量极大值和实测试验数据联合，通过数值优化确定总曲线参数。