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(zhǔn)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(yǔ)由于采取了科學(xué)地控制手段,該橋合龍時(shí)懸臂端相對(duì)高差在10mm 以內(nèi),中跨合龍高程比設(shè)計(jì)高程(通車(chē)后一年高150mm ,與合龍控制目標(biāo)(比設(shè)計(jì)高程高120mm 接近,達(dá)到了預(yù)期目的,取得較好的效果。參考文獻(xiàn)1JTG D60-2004,公路橋涵設(shè)計(jì)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(jiǎn)介:牟旺

2、(1973-,山東濰坊人,工程師,長(zhǎng)期從事公路工程設(shè)計(jì)與監(jiān)理工作;宋炳強(qiáng)(1971-,山東濰坊人,工程師,長(zhǎng)期從事公路工程設(shè)計(jì)施工;安平(1973-,山東日照人,高級(jí)工程師,主要從事公路工程檢測(cè)工作。收稿日期:2006-10-24"""""""""""""""""""""""""""""""

3、;"""""""""""""""隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,運(yùn)輸市場(chǎng)日益繁榮,截至2005年底,我國(guó)全國(guó)范圍內(nèi)已實(shí)現(xiàn)高速公路通車(chē)?yán)锍?.4萬(wàn)km 。公路運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展要求公路建設(shè)要向高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)方向發(fā)展。瀝青路面作為柔性路面的代表,因?yàn)槠鋬?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(lái)說(shuō),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(guó)地處季風(fēng)氣候最典型、最強(qiáng)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(shū)娟2(1.吉林建筑工程學(xué)院,吉林長(zhǎng)春130021;2.吉林省交通科學(xué)研究院,吉林長(zhǎng)春130021摘要:瀝青混合料的粘性成分瀝青,是一種感溫性極強(qiáng)的材料,通過(guò)對(duì)典型的瀝青混合料進(jìn)行低溫彎曲蠕變?cè)囼?yàn),并選取Burgers 模型中的四項(xiàng)參數(shù)代表其粘彈性,采用各個(gè)參數(shù)的幾何意義來(lái)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(lèi)號(hào):U416.217文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):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(yùn)輸47No.6No.166No.4No.1644164COMMUNICATIONS STANDARDIZATION.,2007(ISSUE 交通標(biāo)準(zhǔn)化2007年第6期(總第166期J BHCOMMUNICATIONS STANDARDIZATION表3小梁試件的彎曲試驗(yàn)結(jié)果小梁編號(hào)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(yàn)用瀝表混合料小梁情況成型溫度輪板編號(hào)小梁試件編號(hào)混合料類(lèi)型1116AC-16I5116表1瀝青混合料基本情況表級(jí)配類(lèi)型通過(guò)下列篩孔的百分率(%191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075AC-16I 100901007692608034622048133692671851448實(shí)際值100968372583424161296瀝青用量(%4.5陸,氣溫變化幅度為40,這種氣候

9、對(duì)瀝青路面的使用具有極其不利的影響。在冬季低溫的時(shí)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(qiáng)度增大,變形能力降低。當(dāng)溫度下降,尤其是溫度驟降時(shí),會(huì)在路面結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生溫度應(yīng)力,瀝青路面就會(huì)收縮,而瀝青路面與水泥混凝土路面不同,它沒(méi)有接縫,這種收縮變形會(huì)受下面各層及無(wú)限連續(xù)板體的約束作用,當(dāng)累積溫度應(yīng)力超過(guò)其抗拉強(qiáng)度時(shí),路面就會(huì)開(kāi)裂。在近幾年對(duì)瀝青混合料的研究中,瀝青混合料的低溫性能越來(lái)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(shí)間而發(fā)展的過(guò)程。蠕變?cè)囼?yàn)是研究瀝青混合料低溫抗裂性能較好的方法,而彎曲蠕變?cè)囼?yàn)因其加

10、載小、試驗(yàn)簡(jiǎn)單的特點(diǎn),為我國(guó)現(xiàn)行規(guī)程公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程及美國(guó)SHRP (美國(guó)戰(zhàn)略公路研究所推薦?；谝陨显?本文將采用NU-10試驗(yàn)機(jī),針對(duì)我國(guó)東北的氣候特點(diǎn)及現(xiàn)行規(guī)程的建議,進(jìn)行AC-16I 彎曲蠕變?cè)囼?yàn),并以此為依據(jù),按照Burgers 模型進(jìn)行粘彈性參數(shù)的計(jì)算。1試驗(yàn)本試驗(yàn)的目的是為了量測(cè)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(jìn)行低溫粘彈性參數(shù)的回歸。試驗(yàn)溫度選擇-10。1.1瀝青混合料基本情況(見(jiàn)表11.2試件情況按照表1中的混合料級(jí)配及瀝青用量,按公路瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程(以下簡(jiǎn)稱(chēng)規(guī)程試驗(yàn)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(yàn)中采用輪碾成型機(jī)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(hào)1表示。然后采用萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)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(yàn)按照T 0715-1993中的試驗(yàn)方法,采用萬(wàn)能多功能伺服試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行小梁試件的彎曲試驗(yàn)。試驗(yàn)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(jìn)行試驗(yàn),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(duì)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(jì)算小梁在破壞時(shí)的抗彎拉強(qiáng)度、破壞時(shí)梁底最大彎拉應(yīng)變及破壞時(shí)的彎曲勁度模量,對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)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(shí)的抗彎拉強(qiáng)度,MPa ;B 試件破壞時(shí)的最大彎拉應(yīng)變;P B 試件破壞時(shí)的最大荷載,N ;d 試件破壞時(shí)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?cè)囼?yàn)

13、按照試驗(yàn)規(guī)程T 0728-2000,彎曲蠕變?cè)囼?yàn)所用試件為前述彎曲試驗(yàn)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(yàn)機(jī)進(jìn)行彎曲蠕變?cè)囼?yàn)溫度控制能夠精確至0.1。根據(jù)規(guī)程的規(guī)定,試驗(yàn)溫度為-10,公路工程與運(yùn)輸48J BHNo.4No.1644164COMMUNICATIONS STANDARDIZATIONCOMMUNICATIONS STANDARDIZATION.No.6,2007(ISSUE No.166交通標(biāo)準(zhǔn)化2007年第6期(總第166期表4AC-16I 的低溫粘彈性參數(shù)計(jì)算結(jié)果試件編號(hào)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(jì)算示意圖1-1試件組時(shí)間(s 圖11-1試件組典型的蠕變曲線試驗(yàn)時(shí)間為7200s 。加載大小為瀝青混合料彎曲試驗(yàn)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(yàn)結(jié)果整理出

15、的典型彎曲蠕變?cè)囼?yàn)曲線。2低溫粘彈性參數(shù)計(jì)算模型及計(jì)算原理2.1流變模型的選用在對(duì)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(gè)Maxwell 模型和一個(gè)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(jì)算原理(參照?qǐng)D3由瀝青及瀝青混合料中所推薦的實(shí)用方法,在每一條彎曲蠕變?cè)囼?yàn)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(shí)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(xiàng)代表模型的延遲彈性,其中k =2E 2為延遲時(shí)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(yàn)所得蠕變曲線的穩(wěn)定期大多數(shù)發(fā)生在2400s 3000s 這一時(shí)段,兼顧到計(jì)算上的簡(jiǎn)化,故將t 1取為0s ,即可求得Voigt 粘性系數(shù)2(×106MPa s :2=kE