基于蠕變試驗(yàn)求解再生瀝青的低溫粘彈性參數(shù)

摘 要：瀝青的低溫性能對于瀝青路面的低溫抗裂性起著重要作用，目前瀝青路面再生利用在我國已經(jīng)得到了很大程度的推廣，因此對于再生瀝青低溫性能的研究十分必要。文章以SHRP規(guī)范要求的BBR試驗(yàn)為基礎(chǔ)，用Burgers四參數(shù)模型表征再生瀝青本構(gòu)關(guān)系，得出再生瀝青低溫下的粘彈性參數(shù)及蠕變規(guī)律。

關(guān)鍵詞：道路工程；時(shí)溫效應(yīng)；再生瀝青；低溫性能

前言

近年來，路面材料的再生利用在我國得到了很大程度的推廣。本文以北方地區(qū)某大型選礦廠廠區(qū)道路面層再生利用項(xiàng)目為依托，采用SHRP規(guī)范規(guī)定的試驗(yàn)設(shè)備，對再生瀝青進(jìn)行了恒載作用下的彎曲蠕變試驗(yàn)，并對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了流變分析，得出了該再生瀝青的粘彈性參數(shù)及蠕變規(guī)律。

1 試驗(yàn)原料

試驗(yàn)采用的瀝青為80%舊料摻配率的再生瀝青，其中回收瀝青、新瀝青與再生劑的質(zhì)量比為1：0.191：0.0594。其中的老化瀝青為廠區(qū)道路上面層隨機(jī)取樣后抽提回收所得的老化瀝青；再生劑為沈陽三鑫公司研發(fā)生產(chǎn)；新瀝青為盤錦90#瀝青。

2 BBR小梁流變分析

2.1 BBR試驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>

小梁試驗(yàn)示意圖如圖所示，按照彈性力學(xué)的結(jié)果，小梁跨中撓度為

圖1 BBR試驗(yàn)示意圖

（1）

式中：？啄-跨中撓度（mm）；P-集中荷載（N）；E-材料彈性模量（Mpa）；L-簡支梁跨距（mm）；b-梁寬（mm）；h-梁厚（mm）。

按照粘彈問題的對應(yīng)法則，對式（1）作拉普拉斯變換得：

（2）

2.2 Burgers模型

圖2 Burgers模型

Burgers模型既可以描述材料的蠕變和松弛行為，也可以反應(yīng)材料的彈性后效，其微分型本構(gòu)方程為：

（3）

其中

對式（3）兩邊進(jìn)行拉普拉斯變換，考慮光滑性假設(shè)，得到

（4）

則 （5）

將式（5）代入式（2）求解、化簡得Burgers模型的蠕變?nèi)崃?/p>

（6）

BBR小梁彎曲勁度模量

（7）

2.3 粘彈性參數(shù)求解

利用BBR試驗(yàn)附帶的軟件自動(dòng)計(jì)算加載時(shí)間分別為8.0、15、30、60、120、240s的勁度模量，按照式（7）所示的等式關(guān)系，使用Matlab計(jì)算軟件擬合方法反求出各試驗(yàn)溫度下的瀝青粘彈性參數(shù)。結(jié)果如表1所示。

表1 粘彈性系數(shù)回歸表

將擬合所得到的不同瀝青各溫度下的粘彈性參數(shù)代入式（7）得到利用粘彈性參數(shù)求得的瀝青小梁勁度模量值與實(shí)測值的比較，如圖2所示。

圖2 勁度模量計(jì)算值與實(shí)測值比較

由圖2所示，由BBR試驗(yàn)得到蠕變勁度與根據(jù)瀝青粘彈性參數(shù)計(jì)算得出的蠕變勁度值之間的差異值較小，可以滿足工程應(yīng)用的要求。

3 結(jié)束語

3.1 采用Burgers四單元模型對BBR試驗(yàn)進(jìn)行了流變分析，得出了某種再生瀝青的粘彈性參數(shù)。

3.2 利用粘彈性參數(shù)求解該溫度下任意時(shí)間瀝青的蠕變勁度，并且與實(shí)測差異小，可以滿足工程應(yīng)用的需要。

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