温度及加载频率对沥青混合料模量的影响研究

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沥青混合料是一种非均匀、复杂的粘弹性材料,其力学特性随荷载作用频率和温度的变化而变化。我国路面结构仍然采用以静态模量为重要参数的静态设计。而事实上,路面上同一点所受到的温度、汽车荷载频率时刻变化,并不是恒定不变的,传统静态模量作为设计参数并不能反应路面的实际状况,所以由静态设计到动态设计过渡成为路面结构设计的必然发展趋势,且动态模量是动态设计中一个重要的设计参数。动态模量不仅用于路面动态设计,而且还是一个重要的性能评估参数。因此,研究加载频率及温度对沥青混合料动态模量的影响,为路面结构设计体系的转变、性能评估、制定室内动态模量试验的标准试验温度提供参考。  本文在对国内外动态模量研究现状的基础上,根据“应力-应变”特性对沥青混合料模量做了详细地分析研究,并对比分析国内外动态模量试验研究方法,确定采用SPT简单性能试验测定动态模量。对AC13、AC20和AC25在不同加载频率(25Hz、20Hz、10Hz、5Hz、2Hz、1Hz、0.5Hz、0.2Hz和0.1Hz)、不同温度(5℃、15℃、25℃、35℃、40℃和48℃)下进行动态模量试验,分析了加载频率及温度对动态模量的影响;对比分析国内外动态模量与加载频率、温度的相关关系,得到了动态模量与温度、加载频率的回归关系曲线。作为对比参照,本文还进行了静态模量试验,确定了静态模量与温度的回归关系曲线,分析得到了动静模量之比与温度的相关关系。  通过试验结果分析和理论研究得到:温度越高,动态模量越小,且温度低于25℃时,动态模量的下降速度较快(呈直线下降);当加载频率增加时,动态模量也随之增加,但增加幅度不断减小,当到达一定频率后,动态模量几乎不变;高温低频、高频低温时,沥青混合料的模量值相差较小;动态模量与温度的回归关系曲线以35℃为界分成两段,温度低于35℃采用三次函数拟合曲线,温度高于35℃采用指数型函数拟合曲线;得到了动态模量与温度、加载频率的关系模型与三维曲面;当温度为25℃~30℃时,动态模量和静态模量差异性最大。
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