基于蠕變試驗求解再生瀝青的低溫粘彈性參數

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規范要求的BBR試驗為基礎，用Burgers四參數模型表征再生瀝青本構關系，得出再生瀝青低溫下的粘彈性參數及蠕變規律。

關鍵詞：道路工程；時溫效應；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。本文以北方地區某大型選礦廠廠區道路面層再生利用項目為依托，采用SHRP規范規定的試驗設備，對再生瀝青進行了恒載作用下的彎曲蠕變試驗，并對試驗結果進行了流變分析，得出了該再生瀝青的粘彈性參數及蠕變規律。

1 試驗原料

試驗采用的瀝青為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量比為1：0.191：0.0594。其中的老化瀝青為廠區道路上面層隨機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生產；新瀝青為盤錦90#瀝青。

2 BBR小梁流變分析

2.1 BBR試驗模型

小梁試驗示意圖如圖所示，按照彈性力學的結果，小梁跨中撓度為

圖1 BBR試驗示意圖

（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，也可以反應材料的彈性后效，其微分型本構方程為：

（3）

其中

對式（3）兩邊進行拉普拉斯變換，考慮光滑性假設，得到

（4）

則 （5）

將式（5）代入式（2）求解、化簡得Burgers模型的蠕變柔量

（6）

BBR小梁彎曲勁度模量

（7）

2.3 粘彈性參數求解

利用BBR試驗附帶的軟件自動計算加載時間分別為8.0、15、30、60、120、240s的勁度模量，按照式（7）所示的等式關系，使用Matlab計算軟件擬合方法反求出各試驗溫度下的瀝青粘彈性參數。結果如表1所示。

表1 粘彈性系數回歸表

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

圖2 勁度模量計算值與實測值比較

由圖2所示，由BBR試驗得到蠕變勁度與根據瀝青粘彈性參數計算得出的蠕變勁度值之間的差異值較小，可以滿足工程應用的要求。

3 結束語

3.1 采用Burgers四單元模型對BBR試驗進行了流變分析，得出了某種再生瀝青的粘彈性參數。

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

參考文獻

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