沥青混合料的细观力学模型
通过试验方法可以直接研究沥青混合料的力学性能，但周期较长、耗费大量的人力和材料。为此，相关研究人员更寄望于建立细观力学模型对其力学性能进行预测，以及量化各项因素对其力学性能的影响。关于沥青混合料细观力学模型的研究主要有路易斯安那州立大学(Louisiana State University)的Guoqiang Li研究团队和田纳西大学(The University of Tennessee)的Baoshan Huang研究团队，这两位学者及其团队的研究成果基本引领了当今世界在沥青混合料细观力学模型领域的发展潮流，而两支团队之间的合作更是代表着沥青混合料细观力学模型的未来发展趋势。
1999年，Li等在Christensen and Lo三相球模型的基础上，考虑了中间过渡层的作用，提出了水泥混凝土有效体积模量预测的细观力学模型[i]。Li等(1999)在弹性力学和细观理论的基础上，提出了更符合水泥混凝土细观结构的四相球模型，并用该模型来预测水泥混凝土的杨氏模量，对影响因素进行了分析[ii]。随后，Li研究团队将细观力学模型的应用转向沥青混合料领域。
1999年，Li等提出了沥青混合料的三相球模型，将沥青视为基体，集料为夹杂相，忽略空隙的影响作用，对沥青混合料的弹性模量进行预测，由于缺乏试验结果，并没有对该模型预测结果的准确性进行分析[iii]。2005年，团队成员Li 和Metcalf将沥青混合料视为粗集料和沥青砂浆组成的两相复合材料，进一步将沥青砂浆看成由细集料和沥青胶浆(沥青与矿粉组成)组成的两相复合材料，由此提出了预测沥青混合料的弹性模量的两步法，结果表明预测值与试验值较为接近[iv]。2005年，Huang研究团队与Li进行合作，对含有中间过渡层(Intermediate transition layer, ITL)的沥青混合料细观结构进行探讨，研究表明ITL可以减少界面的应力—应变集中现象，并通过室内试验和有限元分析对ITL的真实存在性作了初步验证[v]。2007年，Huang等在已有研究成果的基础上，提出了含有ITL的沥青混合料细观力学模型，并分析了ITL的模量对于沥青混合料弹性性能的影响，但该模型的预测精度还有待进一步验证[vi]。
尽管上述细观力学模型可以用来预测沥青混合料的力学性能，但都仅限于弹性范畴，将弹性细观力学模型过渡至黏弹性范围便成为一个必然的研究课题。Shu 和Huang(2007,2008)将沥青混合料视为两层材料，即沥青胶浆裹附的集料夹杂在
的沥青混合料等效介质中，并考虑了集料尺寸、级配组成和空隙影响，应用细观力学理论和黏弹性对应原理推导出沥青混合料的动态模量预测表达式，并将预测值与试验值进行对比，发现在较高频率下预测值与试验值较为接近，但整体预测值较试验值偏低[vii-viii]。
国内关于沥青混合料细观力学模型的研究起步较晚，但对细观力学模型修正方法作了初步的探讨。关于弹性细观力学模型的研究，朱兴一等(2010)应用文献[33-34]中的预测模型，结合多步骤方法，即将各档粒径集料与空隙逐一投入，然后进行均匀化，得到多夹杂复合材料弹性模量，与试验值对比的结果表明，预测值与试验值基本一致[ix]。
在黏弹性细观力学模型方面的研究则主要集中于蠕变性能预测，闵召辉等(2004)应用Mori-Tanaka方法和黏弹性对应原理对环氧沥青玛蹄脂的蠕变性能进行了预测，并采用逾渗理论对预测值进行修正，修正后的预测值与试验值吻合较好[x]。薛国强等以沥青砂浆为基体，考虑粗集料和空隙的影响，利用Mori-Tanaka 方法和Laplace变换原理直接推导了沥青混合料的黏弹性本构方程，并分析了空隙率、泊松比等因素对沥青混合料黏弹性能的影响[7,xi]。为了验证该本构方程的正确性，张裕卿等对粗集料增强系数进行预测，将静态蠕变试验换算结果与预测结果进行对比，发现预测值比试验值低25%左右，并将误差归因于Mori-Tanaka 方法对集料间相互作用的弱化效应，同样采用逾渗理论对预测值进行修正，修正后的模型预测值与试验值较为接近[xii]。
在以上关于沥青混合料细观力学模型研究的文献中，Mori-Tanaka方法假设微小的夹杂相镶嵌于无限大的均匀介质当中，因此文献[36-38]应用该方法进行细观分析时，未考虑集料尺寸的影响作用，这与沥青混合料的真实结构存在一定的偏差。文献[33-34]提出的模型较好地符合了沥青混合料的真实结构组成，考虑了集料尺寸和级配效应的影响作用，但仅对其动态模量进行了预测，未对预测结果进行修正。
蠕变与松弛是反映沥青混合料黏弹性能的重要指标，因此，建立可以表征沥青混合料真实结构的细观力学模型来预测其蠕变和松弛性能显得尤为关键。当前关于模型修正理论的研究主要集中于直接应用逾渗理论对夹杂相体积分数进行修正。实际上，该理论中的部分参数为经验取得，在沥青混合料领域的适用性还
尚需进一步考究。从沥青混合料本身的细观结构角度出发，文献[31-32]已经证实ITL的真实存在性，但在预测模型中却没有充分考虑，将ITL作为夹杂相加入预测模型中，分析ITL的厚度和性能对沥青混合料黏弹性的影响，据此确定合理的ITL参数对模型进行修正，也是一个重要研究方向。
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