沥青混合料结构参数与蠕变特性关系分析

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沥青混合料高温蠕变变形行为及机理

１００７－９６２９（２０１２）０３－０４２２－０５沥青混合料高温蠕变变形行为及机理栗培龙张争奇王秉纲长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室，陕西西安７１００６４摘要：采用３种级配沥青混合料，在不同温度条件和应力水平下进行静态蠕变试验，根据应力应变关系得到了稳态蠕变速率，讨论了温度和荷载应力对沥青混合料稳态蠕变速率的影响，并通过稳态蠕变速率与温度、应力水平的量化关系获得了应力指数和蠕变激活能，并分析了沥青混合料的蠕变行为与机理．研究表明：虽然３种沥青混合料的稳态蠕变速率均随温度和应力水平的提高而逐渐增大，但它们的应力指数相差不大，均小于３，属于矿料界面位错机理控制的扩散蠕变；沥青混合料蠕变激活能与车辙动稳定度相关性较好，可以反映该混合料的高温稳定性，其中中型级配ＡＣ－１６沥青混合料的蠕变激活能最高；公称粒径大小不是影响沥青混合料高温性能的决定性因素．沥青混合料；蠕变行为；力学参数；应力指数；蠕变激活能Ｕ４１４Ａ１０．　３９６９／ｊ．　ｉｓｓｎ．　１００７－９６２９．２０１２．０３．　０２５Ｈｉｇｈ－Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｃｒｅｅｐ　Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｂｅｈａｖｉｏｒ　ａｎｄ　Ｉｔｓ　Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　Ａｓｐｈａｌｔ　Ｍｉｘｔｕｒｅ　ＬＩ　Ｐｅｉ－ｌｏｎｇ　ＺＨＡＮＧ　Ｚｈｅｎｇ－ｑｉ　ＷＡＮＧ　Ｂｉｎｇ－ｇａｎｇ　２０１１－０１－２０２０１１－０８－２９基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１００８０３１）；高等学校博士学科点专项科研基金资助项目（２０１００２０５１２０００１）；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（ＣＨＤ２０１２ＪＣ０２８）栗培龙（１９８０－），男，江苏邳州人，长安大学副教授，博士．Ｅ－　ｍａｉｌ：　ｌｉｐｅｉｌｏｎｇ＠ｃｈｄ．　ｅｄｕ．ｃｎ　万方数据万方数据万方数据万方数据＠＠［　１　］ＨＡＦＥＺ　Ｉ．　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ａ　ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ　ａｓｐｈａｌｔ　ｍｉｘ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙｐｒｏｃｅｄｕｒｅ　ｆｏｒ　ｕｓｅ　ｉｎ　ｓｕｐｅｒｐａｖｅ　ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ　ｍｉｘ　ｄｅｓｉｇｎ［Ｄ］．Ｍａｒｙｌａｎｄ　：　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｍａｒｙｌａｎｄ，　１９９７．＠＠［２］ＭＯＬＥＮＡＡＲＪＭＭ，　ＶＥＲＢＵＲＧＨＡ，ＷＥＳＴＥＲＡ，　ＧＥ．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｅｒｍａｎｅｎｔ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｂｅｈａｖｉｏｒ　ｏｆ　ａｓｐｈａｌｔｍｉｘｔｕｒｅｓ［Ｃ］／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　Ｒｏａｄ　Ｓａｆｅｔｙ　ｉｎＥｕｒｏｐ　ａｎｄ　Ｓｔｒａｔｅｇｉｃ　Ｈｉｇｈｗａｙ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｐｒｏｇｒａｍ（ＳＨＲＰ）．Ｐｒａｇｕｅ：Ｓｗｅｄｉｓｈ　Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｒｏａｄ　ａｎｄ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，１９９５．＠＠［３］周晓青，李宇峙，应荣华，等．基于蠕变试验分析沥青路面车辙的能量方法［Ｊ］．公路交通科技，２００５，２２（９）：６２－６５．ＺＨＯＵ　Ｘｉａｏ－ｑｉｎｇ，　ＬＩ　Ｙｕ－ｚｈｉ，　ＹＩＮＧ　Ｒｏｎｇ－ｈｕａ，　ｅｔ　ａｌ．　Ｅｎｅｒｇｙ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ａｓｐｈａｌｔ　ｐａｖｅｍｅｎｔ　ｒｕｔｔｉｎｇ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｃｒｅｅｐ　ｔｅｓｔ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｈｉｇｈｗａｙ　ａｎｄ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，２００５，２２（９）　：６２－６５．　（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）＠＠［４］侯航舰，胡霞光．沥青玛蹄脂粘弹性特性静态蠕变试验研究［Ｊ］．建筑材料学报，２００８，１１（３）：２９２－２９８．ＨＯＵ　Ｈａｎｇ－ｊｉａｎ，　ＨＵ　Ｘｉａ－ｇｕａｎｇ．　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｓｔａｔｉｃ　ｃｒｅｅｐ　ｔｅｓｔ　ｆｏｒ　ｖｉｓｃｏｅｌａｓｔｉｃ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ　ｏｆ　ａｓｐｈａｌｔ　ｍａｓｔｉｃ［Ｊ］．　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｂｕｉｄｉｎｇ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，　２００８，１１　（３）　：　２９２－２９８．　（　ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）＠＠［５］朱云升，郭忠印，王景．高温重载条件下沥青混合料的蠕变试验研究［Ｊ］．建筑材料学报，２００８，１１（５）：５４５－５４９．ＺＨＵ　Ｙｕｎ－ｓｈｅｎｇ，　ＧＵＯ　Ｚｈｏｎｇ－ｙｉｎ，　ＷＡＮＧ　Ｊｉｎｇ．　Ｃｒｅｅｐ　ｔｅｓｔ　ａｎｄ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ａｓｐｈａｌｔ　ｍｉｘｔｕｒｅ　ａｔ　ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｈｅａｖｙ　ｌｏａｄ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｂｕｉｄｉｎｇ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，２００８，１１（５）：５４５－５４９．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）＠＠［６］樊统江，何兆益．沥青混合料蠕变劲度模量的静态和动态响应［Ｊ］．建筑材料学报，２００８，１１（６）：７３６－７４０．ＦＡＮ　Ｔｏｎｇ－ｊｉａｎｇ，　ＨＥ　Ｚｈａｏ－ｙｉ．　Ｓｔａｔｉｃ　ａｎｄ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ｏｆ　ｃｒｅｅｐ　ｓｔｉｆｆｈｅｓｓ　ｍｏｄｕｌｕｓ　ｏｆ　ａｓｐｈａｌｔ　ｍｉｘｔｕｒｅｓ［Ｊ］．　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｂｕｉｄｉｎｇ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，２００８，１１（６）　：７３６－７４０．　（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）＠＠［７］张俊善．材料的高温变形与断裂［Ｍ］．北京：科学出版社，２００７：１－１５．ＺＨＡＮＧ　Ｊｕｎ－ｓｈａｎ．　Ｈｉｇｈ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｆｒａｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ［Ｍ］．　Ｂｅｉｊｉｎｇ：　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｐｒｅｓｓ，　２００７：１－１５．　（　ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）＠＠［８］傅晓伟，杨王玥，张来启．原位合成ＭｏＳｉ２－３０％　ＳｉＣ复合材料的高温蠕变行为［Ｊ］．金属学报，２００２，３８（７）：７３１－７３３．ＦＵ　Ｘｉａｏ－ｗｅｉ，　ＹＡＮＧ　Ｗａｎｇ－ｙｕｅ，　ＺＨＡＮＧ　Ｌａｉ－ｑｉ．　Ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｃｒｅｅｐ　ｂｅｈａｖｉｏｒ　ｏｆ　ｉｎ　ｓｉｔｕｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ　ＭｏＳｉ２－３０％ＳｉＣｃｏｍｐｏｓｉｔｅ［　Ｊ　］．　Ａｃｔａ　Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａ　Ｓｉｎｉｃａ，　２００２，　３８　（７）　：　７３１－７３３．　（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）＠＠［　９　］ＦＲＯＳＴ　Ｈ　Ｊ，ＡＳＨＢＹ　Ｍ　Ｆ．　Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｍａｐｓＴｈｅ　ｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ　ａｎｄ　ｃｒｅｅｐ　ｏｆ　ｍｅｔａｌｓ　ａｎｄ　ｃｅｒａｍｉｃｓ［Ｍ］．　ＮｅｗＹｏｒｋ　：　Ｐｅｒｇａｍｏｎ　Ｐｒｅｓｓ，　１９８２　：　１　－１６６．＠＠［１０］李闯民，李宇峙．浅析重复荷载作用下的沥青路面车辙因素［Ｊ］．公路交通科技，１９９９，１６（３）：６－９．ＬＩ　Ｃｈｕａｎｇ－ｍｉｎ，ＬＩ　Ｙｕ－ｚｈｉ．　Ａｎａｌｙｓｅｓ　ｏｎ　ｒｕｔｔｉｎｇ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｏｆ　ａｓｐｈａｌｔ　ｐａｖｅｍｅｎｔ　ｕｎｄｅｒ　ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ　ｒｅｐｅａｔｅｄ　ｌｏａｄｉｎｇ［Ｊ］．　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｈｉｇｈｗａｙ　ａｎｄ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，１９９９，１６（３）　：６－９．　（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）万方数据沥青混合料高温蠕变变形行为及机理作者：栗培龙，张争奇，王秉纲， LI Pei-long， ZHANG Zheng-qi， WANG Bing-gang 作者单位：长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室,陕西西安,710064刊名：建筑材料学报英文刊名：Journal of Building Materials年，卷(期)：2012,15(3)本文链接：/Periodical_jzclxb201203025.aspx。

沥青混合料流变特性分析与研究

８．０、８９
［］２冷发光．煤灰和矿渣高性能混凝土强度和和易性的研究粉［］中南水利发电，００１：２２．Ｊ．２０（）２ —４［］Ｍ．３Ａ．内维尔．混凝土的性能［］北京：Ｍ．中国建筑工业出版
能实际的应用于施工之中。因此根据以上粉煤灰的各种物理一参考文献：１冯乃谦．高强混凝土［．京：国建筑工业出版社，９６Ｍ］北中１９．化学性质，在施工中应该根据实际情况正确选择配合比，用高［］使
质量的粉煤灰和外加剂，保证养护质量和合适的温度条件来确保掺粉煤灰的高强混凝土的质量。
于混凝土的配合比，粉煤灰的性能，度，护条件和外加剂等，温养
一
个周期的实际情况。２掺粉煤灰的高强混凝土强度发展的趋）
早期强度发展低。期强度发展高。其中水胶比为０３粉煤后，由于粉煤灰的细度和水泥颗粒属于同一个数量级，因此，粉煤灰势，的细度对混凝土的强度有着重要的影响＿。虽然由于粉煤灰的灰掺量为２３Ｊ０％的高强混凝土在７ｄ和２度发展都比较理８ｄ强）火山灰效应使得混凝土的早期强度不高，由于二次水化反应的想。３粉煤灰的混凝土其抗压强度并不是随粉煤灰的掺量而呈但它的强度在粉煤灰为２０％～３Ｏ％之间会达到一个极作用，能使得凝土的空隙更加密实的被填充，昆降低了孔隙率，从线性关系，而对混凝土的后期强度发展有着很大的帮助，使混凝土的耐久性值，在粉煤灰掺量小于２０％和大于３Ｏ％的时候，其强度都要比）也能得到显著的增强。最后，由于粉煤灰的“ 形态效应 ” 使得混凝这个极值低。４由于粉煤灰高强混凝土中粉煤灰掺合料的各种土的和易性也能得到很好地提高，这使得低水胶比的高强混凝土物理一化学性质，提出了应该注意的施工技术手段。

沥青混合料小梁蠕变试验与数值分析

沥青混合料小梁蠕变试验与数值分析杨海玲;毛磊【摘要】蠕变性能是评价沥青混合料的重要指标之一.利用三分点小梁弯曲试验对沥青混合料的蠕变性能进行研究,探讨加载水平对蠕变曲线的影响.通过对试验蠕变曲线的拟合,获取沥青混合料的粘弹性参数,利用有限元方法对沥青混合料小梁的弯曲蠕变试验进行数值模拟,得出不同温度及不同荷载条件下沥青混合料小梁蠕变规律,并与试验结果进行比较.研究表明,同一温度下,随着应力水平的增大,永久变形会随之增大,且稳定期应变发展速率也会增大；粘弹性数值分析结果与试验结果吻合良好,可以反映沥青混合料蠕变前2个阶段的变形特征.【期刊名称】《公路交通技术》【年(卷),期】2013(000)001【总页数】4页(P27-30)【关键词】沥青混合料;蠕变;粘弹性;广义Maxwell模型;数值分析【作者】杨海玲;毛磊【作者单位】广东交通集团检测中心,广州510550;广东省长大公路工程有限公司,广州511431【正文语种】中文【中图分类】U414长期以来，沥青混合料作为一种路面材料，被广泛应用于道路建设中。

蠕变性能是评价沥青混合料路用品质的重要指标之一。

近年来国内外开展了大量关于沥青混合料蠕变性能的试验研究，在用蠕变寿命及流动变形评价混合料的蠕变性能方面取得了一定成果。

本文从沥青混合料小梁弯曲蠕变试验入手，对沥青混合料的蠕变性能进行研究。

根据沥青混合料的材料特征，选用较为准确的广义Maxwell模型作为沥青混合料的粘弹性结构模型，通过对试验所得的弯曲蠕变曲线的模拟来确定Maxwell模型参数，进而对沥青混合料小梁的弯曲蠕变试验进行数值模拟。

比较并分析试验和数值模拟之间的关系，且通过数值模拟来预测试验中未考虑的因素，从而实现沥青混合料蠕变性能的预估。

1 沥青混合料小梁弯曲蠕变试验沥青是一种复杂的高分子碳氢化合物，具有很强的感温性，因此，沥青混合料路用性能受荷载大小、荷载作用时间、温度条件影响很大。

蠕变是粘弹性材料的主要力学行为，也是对粘弹性材料进行试验研究的主要标准试验之一。

沥青混合料的特性指标1

沥青混合料的特性虽然沥青混合料中单个材料的性能对混合料的性能起十分重要的作用，但是，由于沥青混合料中沥青和集料组成统一的系统，其组合特性对沥青混合料的性能影响更大。

沥青混合料性能指标包括永久变形、疲劳开裂、低温开裂、应力—应变特性、强度特性。

1．永久变形永久变形是在重复荷载的作用下路面塑性变形的累积，它是一种不可恢复的变形。

轮迹线上的变形一般认为主要有两个原因：一是作用在土基、底基层、基层和沥青表面层的重复应力较大，虽然面层材料对减少这种类型的车辙起着很重要的作用，但一般认为路面车辙是路面的一种结构组合问题，对于路面面层很薄的结构层车辙较为严重，主要是因为面层太薄而导致，作用在路基顶面的应力较大；对于路面结构在水的作用下土基较为软弱的情况，主要是由于土基的累积变形而引起。

路面软化产生的车辙见图9-7。

二是路面面层在重复荷载的作用下的累积变形，这种累积变形是由于沥青面层抵抗重复荷载的抗剪强度较小，一般这种车辙是由于沥青面层的强度太弱。

路面的永久变形是由于面层和土基两个原因总和引起。

沥青软化产生的车辙见图9-8。

沥青路面的车辙主要是因为在荷载的作用下产生的很小但不可恢复的永久变形累积引起的。

沥青混合料的剪切应力将导致垂直变形和侧向流动，当荷载作用足够的次数以后，路面的累积永久变形不断增加，车辙就出现。

路面出现车辙以后，由于在辙槽内的水将导致水溅或结冰而影响行车安全。

当沥青稠度低、加载时间长或温度较高时，沥青混合料表现为弹—粘一塑性体，应力重复作用下将会出现较大数量的累积变形。

对沥青混合料永久变形特性的研究，可利用静态蠕变（单轴受压）试验或重复三轴压缩试验进行。

前一种试验较简单，而后一种试验同实际受力状况相符，但二者所得到的累积应变一时间关系的规律基本一致，因为重复应力下塑性应变的逐步累积实质上也是一种蠕变现象。

密实型沥青碎石混合料经受重复三轴试验的结果表明，塑性应变量承重复作用次数而增加，温度越高，塑性应变累积量越大。

蠕变劲度模量大小对沥青的影响

蠕变劲度模量大小对沥青的影响蠕变劲度模量（Rutting Modulus）是评估沥青混合料耐蠕变性能的一个指标。

蠕变劲度模量的大小受多种因素影响，包括沥青本身的性质、混合料的配合比、温度、负荷水平等。

以下是影响蠕变劲度模量大小的一些关键因素：
1. 沥青特性：沥青的黏度和变形特性是影响蠕变劲度模量的重要因素。

高质量、高黏度的沥青通常会提高混合料的耐蠕变性能。

2. 混合料的配合比：混合料的配合比会直接影响沥青在混合料中的含量。

不同的配合比可能导致混合料的韧性和变形特性不同，从而影响蠕变劲度模量。

3. 温度：温度是蠕变劲度模量的一个重要影响因素。

在高温下，沥青混合料更容易发生蠕变。

温度升高可能导致沥青软化，增加混合料的蠕变敏感性。

4. 负荷水平：负荷水平是指施加在混合料上的荷载大小。

更高的负荷水平可能导致更大的蠕变变形，因此更高的蠕变劲度模量通常被认为是混合料抗蠕变性能良好的表现。

5. 添加剂：添加剂（如改性剂）的使用可以改变沥青的性质，提高混合料的耐久性和蠕变抗性。

例如，聚合物改性剂可以改善沥青的变形特性。

6. 混合料设计方法：不同的混合料设计方法可能导致不同的蠕变劲度模量。

例如，Superpave（超级耐久沥青混合料设计）系统是一种流行的混合料设计方法，它旨在提高沥青混合料的耐久性和性能。

总体而言，沥青混合料的蠕变劲度模量受多种因素的共同影响。

深入了解这些因素并在设计和施工阶段采取适当的措施，可以提高沥青混合料的蠕变抗性能力。

基于动态蠕变试验的沥青混合料黏弹性分析

Ｖ１３ｏ１ｏ．２Ｎ．Ｊｎ００ａ．２１
ｄｉ１．９９ｊｉｎ１７ —７２．０００．０ｏ：０３６／．ｓ．６１６７２１．１０７ｓ
基于动态蠕变试验青混合黏弹性分析的沥料
侯曙光卫
（．长安大学公路学院，１陕西西安７０７；１０５
２ｏｅｅｏＣｖｎｉｅｒｇＮｎｉｇｎｖｒｔｏｅｈｏｇ，ａｊｇ２００Ｃｉａ．ＣｌｇｆｉｉＥｇｅｉ，ａｊｉｓｙｆｃｎｌｙＮｎｉ１０９，ｈｎ）ｌｌｎｎｎＵｅｉＴｏｎ
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沥青混合料低温性能弯曲蠕变实验分析

2019.06科学技术创新-135-沥青混合料低温性能弯曲蠕变实验分析吉鑫（重庆交通大学土木工程学院，重庆400041）摘要：对沥青混合料的低温抗裂性能的研究已经取得了很大的发展，最常用的试验手段为0咒弯曲蠕变试验，该试验方法采用蠕变速率为主要评价指标。

在研究过程中，该实验内容被不断完善和补充，新参数被引入，以判别混合料低温破坏类型，不仅能够对沥青混合料的低温抗裂性能进行分析，而且能够预估其承受更低温度的能力。

可利用Burgers模型研究低温条件对沥青混合料粘弹性的影响，以及造成的低温抗裂性变化。

关键词：弯曲蠕变；蠕变速率;低温性能;粘弹性中图分类号:U414文献标识码：A文章编号:2096-4390（2019）06-0135-02低温开裂是沥青路面使用中最常见的病害之一，也是沥青混合料路面更加广泛应用中需要改善的使用性能之一。

美国公路战略研究计划（SHRP）曾经提出4中研究沥青混合料低温性能的主要方法，包括温度应力试验、收缩系数试验、断裂力学J-积分和C''-线性积分;经过大量试验，最终认为温度应力试验在该四种方法中模拟沥青路面在低温下的收缩过程的效果最好，因此筛选出该方法作为判断沥青混合料的低温性能的最佳选择。

在“八五”科技攻关“道路沥青与沥青混合料的路用性能”专题研究中，我国提出了“0T弯曲蠕变试验”以及以沥青混合料的“蠕变速率”作为沥青混合料的低温抗裂性能评价指标。

相比较下，低温弯曲蠕变试验的可行性更高，模拟变形与实际情况更为相符。

但在进行0T弯曲蠕变试验时，恒定应力水平（01, IMPa）不具有普遍适用性,采用的应力水平应在该应力水平的基础上根据级配类型和沥青品种进行适当调整，否则会得到错误的结论。

1弯曲蠕变试验沥青混合料是一种粘弹性材料，蠕变是其一种基本变形性质，是关于时间和应力、应变的关系。

大量研究表明，沥青混合料的流动与应力、应变和时间相关，可将其规律归纳为三者的关系函数。

沥青混合料单轴蠕变特性分析

沥青混合料单轴蠕变特性分析
陆学元;彭勇;王重阳;陈远播;魏星
【期刊名称】《低温建筑技术》
【年(卷),期】2024(46)3
【摘要】为分析沥青混合料单轴蠕变特性,评价沥青混合料抗变形能力,以5种沥青混合料和2个试验温度为例,进行不同类型混合料在不同温度下的单轴蠕变试验。

试验结果表明,沥青混合料单轴蠕变特性会受沥青混合料类型和温度影响。

不同集料级配,或相似集料级配但不同沥青胶结料的沥青混合料,其单轴蠕变特性不同,即其抗(永久)变形能力不同。

随温度升高,沥青混合料瞬时变形弹性模量、粘滞阻力、抗黏弹性变形模量等显著降低,其抗(永久)变形能力也降低。

【总页数】5页(P56-60)
【作者】陆学元;彭勇;王重阳;陈远播;魏星
【作者单位】安徽省交通控股集团有限公司;浙江大学交通工程研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TU535
【相关文献】
1.再生沥青混合料单轴静态蠕变试验的离散元仿真
2.沥青混合料结构参数与蠕变特性关系分析
3.排水沥青混合料单轴静态蠕变试验的离散元仿真
4.高温重载下沥青混合料变形特性三轴重复荷载蠕变试验研究
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基于蠕变参数的沥青路面结构抗车辙性能评价

性能最差。
［关键词】车辙；模型；蠕变参数；有限元［中图分类号］Ｕ４１８．６８［文献标识码】Ａ［文章编号］１６７４ — ０６１０（２０１４）０５ — ０２２４－０３
陈康
４１００１５）（湖南省交通科学研究院，湖南长沙［摘
要］为了评价各种路面结构的抗车辙性能，建立基于蠕变参数的非线性有限元模型，对３种不同的中下
面层沥青混合料路面结构进行车辙深度计算。结果表明：路面结构产生的车辙断面均呈现 “ ｗ” 形分布，车辙最大值出现在车轮轮迹正下方，由于中面层的横向迁移，两端产生了隆起变形。３种路面结构的车辙发展与沥青混合料的蠕变规律相符合，ＳＢＲ沥青混合料作为中下面层的路面结构抗车辙性能最好，７Ｏ沥青混合料路面结构的抗车辙
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｎｔｉｒｕｔｔｉｎｇｐｅｆｒｏｒｍａｎｃｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｖａｒｉｏｕｓｐａｖｅｍｅｎｔｓｔｕｃｒｔｕｒｅ，ｅｓｔａｂｌｉｓｈ
Ｃｒｅｅｐｂｅｈａｖｉｏｒｏｆａｓｐｈａｌｔｍｉｘｔｕｒｅａｎｄｔｈｒｅｅｋｉｎｄｓｏｆｐａｖｅｍｅｎｔｓｔｕｃｒｔｕｒｅｇｒｕｔｔｉｎｇｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｉｓｃｏｎｓｉｓｔ —

沥青混合料高温蠕变特性试验研究

永久变形相关性不好，因此，种方法只能作为一种这确定沥青用量的经验方法而不能用来评定沥青混合
料的高温稳定性。轮辙模拟试验包括车辙试验、大型环道试验等。大型环道试验周期长，资大，适投仅用于科学研究。室内小型往复式轮辙试验，备简设
摘
要：在对比和分析沥青混合料高温稳定性各种评价方法的基础上，用ＭＴＳ１采８Ｏ型电液
伺服材料试验系统对ＡＣ１一３基质沥青混合料和ＳＳ改性沥青混合料在４种温度和４种荷栽水平Ｂ下进行了大量的高温单轴静载蠕变试验，据试验得到的蠕变曲线分析了温度和荷栽对沥青混合根
单、原理直观，被许多国家接受，车辙试验仅是一但种工程模拟，评价指标动稳定度是一个经验性指其标，不能作为力学计算、而车辙预估。另外，车辙试
验的标准不统一，指标意义不够明确。以变形曲线４ｎ和６ｎ之间的斜率为依据的动稳定度，５ｍｉ０ｍｉ虽
公路与汽运
总第１８期２
Ｈｉｈｙｇｗａｓ＆ＡｕｏｔｖｐｌａｉｎｔｍｏｉｅＡｐｉｔｏｓｃ
７３
沥青混合料高温蠕变特性试验研究
韦昌永，农正定，魏密
（西壮族自治区桂西公路管理局，西南宁５００）广广３０１

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1) 蠕变试验采用单轴静载蠕变试验，试验参照 AASHTO TP79 进行试验，采用 UTM-250 伺服加载系统进行试验，试验温度为 60℃，试验荷载，AC16 采用 0.4 MPa，SMA16 采用 0.2 MPa。SPT 流变时间试验是 AASHTO 试验中基本性能试验之一。流变时间试验本质即单轴静载蠕变试验，沥青混合料的流变时间与其抗变形能力具有很好的相关性，流变时间越大，抗变形能力越强。沥青混合料的蠕变力学模型是多种多样的，Burgers 模型是当前应用较多的模型之一。Burgers 蠕变方程如式(1)所示：
Table 2. Gradation with the best asphalt value of the amount of asphalt 表 2. 级配中值沥青混合料最佳沥青用量
级配类型 AC16 SMA16 沥青用量(%) 4.5 6.2 纤维用量(%) 0 0.3
Figure 1. AC16 different coarse aggregate gradation curve 图 1. AC16 不同粗集料级配曲线图
刘海权等
摘
要
沥青混合料的结构影响其蠕变特性。为了研究沥青混合料结构参数与蠕变特性的关系，采用5种不同AC 类及5种不同SMA类级配的沥青混合料进行蠕变试验和流变时间分析，并基于burgers模型进行分析，量化空间结构参数，探讨蠕变特性和结构参数的关系。试验结果表明，粗颗粒的增加都显著提高了AC16 和SMA16沥青混合料的流变时间，增强了沥青混合料抗永久变形能力；AC16结构参数中，空隙率和Q与 η1相关性显著。 SMA16结构参数中，粗颗粒面积、空隙率、参数Q以及趋向参数Δ与η1和η2显著相关； 4.75 通过率的增加使AC16和SMA16的流变时间变化趋势相反。
Perimeter Angularity ( P ) = Perimeterellipse
2
(3)
式中 Perimeter ——集料颗粒周长(cm)；
Perimeterellipse ——等效椭圆周长(cm)。
3) 集料面积(Area)：集料面积可分为颗粒实际面积、等效椭圆面积和最小外接矩形面积 Area (Box) 等，本文主要针对颗粒二维实际截面进行分析。 4) 分形维数(Fractal Dimension)：分形维数则是判断两个分形是否一致的度量标准之一。本文采用 IPP 测量分形维数，采用变尺码法来进行分形维数的测定，如图 5 所示，具体如下：
Keywords
Structural Parameters of Asphalt Mixture, Creep, Rheological Time, Permanent Deformation Resistance
沥青混合料结构参数与蠕变特性关系分析
刘海权1，纪
1 2
伦1，张
磊2，李
俊1，贺文栋1,3
3.2. 结构参数量化单位
1) 纵横比 AR1 ：将集料颗粒最小外接矩形的长轴与短轴的比值称为纵横比 AR1 ，如图 4，定义式如式所示：
AR1 =
式中 D1 ——最小外接矩形长轴(cm)；
D1 D2
(2)
D2 ——最小外接矩形短轴(cm)。
2) 棱角性：棱角性的定义主要分为两类，第一类是反映颗粒轮廓上棱角的圆度，第二类是反映颗粒轮廓的整体轮廓的圆度。本文采用第二类基于颗粒周长计算的棱角性指标，用颗粒实际周长与等效椭圆的周长的比值表征颗粒的棱角性[13]，如图 4 示意，表达式如式(3)所示：
2.2. 沥青用量
本文研究中，以中值级配沥青混合料的马歇尔设计方法确定的最佳油量，其他级配变化时均采用此油量，结果如表 2 所示。
DOI: 10.12677/ojtt.2018.72009 70 交通技术
刘海权等 Table 1. Pass rate of 5 kinds of gradation (J1 - J5) 表 1. J1~J5 矿料级配筛孔通过率
E 1 1 − 2 t 1 + t + 1 − e η2 E2 E1 η1
ε ( t= ) σ0
式中 σ 0 ——加载应力(MPa)；
(1)
E1 ——瞬时弹性模量(MPa)； E2 ——延迟弹性模量(MPa)；
η1 ,η2 ——粘壶粘性系数。
2) 分析模型 Burgers 模型能很好的对蠕变曲线的迁移期和稳定期进行拟合，但是不能就破坏期进行拟合。因此，下文主要就蠕变曲线的前两个阶段进行拟合分析。蠕变曲线如图 3 所示。
Open Access
1. 引言
沥青混合料结构和性能息息相关，粗集料对沥青混合料的高温力学性能影响较大，而沥青混合料的高温抗永久变形能力恰好是使用者重点关心的性能之一[1] [2] [3] [4] [5]。2003 年，AASHTO 推出了路面设计基本试验系统规范，SPT 流变时间试验是其中基本性能试验之一。流变时间试验本质即单轴静载蠕变试验，研究表明，沥青混合料的流变时间与其抗变形能力具有很好的相关性，流变时间越大，抗变形能力越强[6]-[15]。因此，本文将借助单轴静载蠕变试验对不同的沥青混合料进行高温抗变形能力研究，通过流变时间来评价沥青混合料的抗变形能力，基于数字图像处理技术深入开展粗集料颗粒的细观形貌表征和沥青混合料结构参数的研究，进一步探讨沥青混合料性能，对研究沥青混合料进行抗变形能力有积极意义。
Open Journal of Transportation Technologies 交通技术, 2018, 7(2), 69-78 Published Online March 2018 in Hans. /journal/ojtt https:///10.12677/ojtt.2018.72009
Analysis of Structural Parameters and Creep Characteristics of Asphalt Mixture
Haiquan Liu1, Lun Ji1, Lei Zhang2, Jun Li1, Wendong He1,3
1 2
School of Transportation Science and Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin Heilongjiang China Road & Bridge Co., Ltd., Beijing 3 Shanxi Transportation Research Institute, Taiyuan Shanxi Received: Feb. 28 , 2018; accepted: Mar. 14 , 2018; published: Mar. 21 , 2018
Figure 2. SMA16 different coarse aggregate gradation curve 图 2. SMA16 不同粗集料级配曲线图 DOI: 10.12677/ojtt.2018.72009 71 交通技术
刘海权等
3. 蠕变试验与结构参数
3.1. 蠕变试验和分析模型
th th st
Abstract
The structure of asphalt mixture influences its creep characteristics. In order to study the relationship between the structure parameters and creep characteristics of asphalt mixtures, the creep tests of different gradation (5 kinds of AC and 5 kinds of SMA) asphalt mixtures were carried out, and the relationship between creep properties and structural parameters was discussed based on the Burgers creep model. The results show that the increase of coarse particles significantly improves the rheological time of AC16 and SMA16, and enhances the resistance to permanent deformation of asphalt mixtures. The correlation between void fraction Q and η1 is significant in AC16 structural parameters. In SMA16 structural parameters, coarse-grained area, void fraction, parameter Q and trend parameter Δ are significantly correlated with η1 and η2. The increase of 4.75 passing rate reversed the change of the rheological time of AC16 and SMA16.
哈尔滨工业大学交通科学与工程学院，黑龙江哈尔滨中国路桥工程有限责任公司，北京 3 山西省交通科学研究院，山西太原
收稿日期：2018年2月28日；录用日期：2018年3月14日；发布日期：2018年3月21日
文章引用: 刘海权, 纪伦, 张磊, 李俊, 贺文栋. 沥青混合料结构参数与蠕变特性关系分析[J]. 交通技术, 2018, 7(2): 69-78. DOI: 10.12677/ojtt.2018.72009
级配编号 J2 J3 J1 J4 J5 通过下列筛孔(方孔筛/mm)的质量百分率/% 19 100 100 100 100 100 16 96.7 95.8 95 94.2 93.3 13.2 89.3 86.7 84 81.3 78.7 9.5 80 75 70 65 60 4.75 48 48 48 48 48 2.36 34 34 34 34 34 1.18 24.5 24.5 24.5 24.5 24.5 0.6 17.5 17.5 17.5 17.5 17.5 0.3 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 0.15 9.5 9.5 9.5 9.5 9.5 0.075 6 6 6 6 6