沥青混合料永久变形预估模型和流动数研究

摘要

沥青路面是我国高等级路面的最主要形式,在各地都被广泛应用。沥青路面的车辙的存在,严重影响了其使用性能。沥青混合料的永久变形是沥青路面产生车辙的重要原因,因此研究沥青混合料永久变形具有重要意义。
　　 论文参考沥青混合料永久变形试验对相关试验参数进行论证,建立沥青混合料永久变形试验方案:圆柱体试件直径为100mm,高为150mm；沥青类型为普通沥青和改性沥青；沥青用量分别取4.4％、4.9％(最佳沥青用量)和5.4％；荷载型式为半正弦,频率为1HZ,加载时间为0.1s,间歇时间为0.9s,作用次数取10000次；围压取138kPa,偏应力取400kPa、600kPa和900kPa;试验温度:40℃、60℃。
　　 利用UTM试验机,对沥青混合料进行重复加载动三轴试验,得到了沥青混合料永久变形曲线,并且对永久变形试验结果进行了比较。结合粘弹性力学理论,建立用适合本论文加载特性的永久变形预估模型,用试验数据对沥青混合料的永久变形预估模型中的参数进行了拟合,相关系数R2在0.75以上。
　　 沥青混合料重复加载的过程是材料不断损伤的过程,本文从损伤力学的角度,对沥青混合料永久变形过程中的抗剪强度的损伤进行了研究,根据损伤力学的热力学不可逆的过程,结合沥青混合料的粘塑性特性,推导出沥青混合料抗剪强度损伤预估方程。
　　 沥青混合料的永久变形可分为三个阶段:第一个阶段随着试件的进一步压密永久变形迅速增加；第二个阶段永久变形增加速度明显降低,永久变形增加缓慢；第三个阶段永久变形急剧增加,试件迅速破坏。流动数是永久变形第三阶段的起点,是试件会迅速破坏的起点。本文认为流动数FN是沥青混合料试件发生剪切破坏的临界点,将此条件带入已推导出的抗剪强度损伤模型,进而得出了流动数的预估模型。与传统的流动数求解方法相比这是一种考虑了重复加载过程对材料损伤的预估方法。