一种沥青混合料高温稳定性力学评价方法与流程

本发明涉及道路工程技术领域，尤其涉及一种沥青混合料高温稳定性力学评价方法。

背景技术：

高温稳定性是沥青混合料的重要性能之一，其决定了沥青路面在高温季节里抵御车辙的能力。高温稳定性不足将导致路面发生车辙病害，影响行车舒适性，严重情况下将影响车辆形成安全，尤其下雨时，辙槽内积水严重，使轮胎差生滑水现象，导致车辆失去操控性。全世界主要国家都将沥青混合料的高温稳定性作为首要的材料设计或检验指标。

基于力学的沥青混合料高温性能评价方法是目前车辙评价研究的发展方向之一。沥青混合料属于典型的粘弹性体，其高温稳定性和材料的高温蠕变性能直接相关。美国shap计划提出通过高温下单轴压缩蠕变试验数据计算流动时间参数（flowtime）来评价沥青混合料的高温稳定性，得出图1、2的曲线关系，但该试验和评价方法主要针对美国交通情况，并且试验方法和数据处理方面存在不足。其中存在问题之一是：如图1所示的传统沥青混合料的应变与时间关系，该方法通过选取局部测试数据，计算各数据点的徐变柔量，采用二次函数拟合徐变柔量与时间关系，求导获得该局部徐变柔量变化率，之后重复该过程获得全部实验过程中的徐变柔量变化率与时间的规律，如图2所示的传统沥青混合料的徐变柔量变化率与时间的关系，曲线最低点为流动时间。该方法中，局部数据的选取具有任意性，且由图1可知二次函数并不适合该试测数据的拟合。

技术实现要素：

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种沥青混合料高温稳定性力学评价方法，其数据处理方法更精确。

本发明提出的一种沥青混合料高温稳定性力学评价方法，步骤如下：

对待评定沥青混合料试件进行力学性能检测，记录待评定沥青混合料试件的变形参数，所述变形参数包括轴向变形量，实际荷载和加载时间；

测量所述试件的高度，并根据试件高度、轴向变形量以及实际荷载，计算不同加载时间的徐变柔量d（t）；

使用s型函数拟合徐变柔量d（t）与加载时间t的关系，得到徐变柔量d（t）的拟合曲线；

对拟合的徐变柔量d（t）曲线求二阶导，将二阶导等于零时得到的唯一解作为沥青混合料的流动时间。

优选地，在所述对待评定沥青混合料试件进行力学性能检测，记录待评定沥青混合料试件的变形参数之前，还包括：

对沥青混合料采用静压法或旋转压实仪法进行压实成型得到所述待评定沥青混合料试件。

优选地，所述待评定沥青混合料试件采用万能试验机进行力学性能检测。

优选地，将所述待评定沥青混合料试件置于密闭橡胶膜中，同时用橡胶膜包裹所述万能试验机的上压头和下底座。

进一步地，所述徐变柔量d（t）采用如下公式计算：

d（t）=（dl/l）/s，

其中：s为实际荷载，dl为轴向变形量，l为试件高度。

进一步地，所述徐变柔量d（t）的拟合曲线的函数形式为：

d(t)=at^b+ce^dt+e，

其中a、b、c、d、e为拟合参数，t为加载时间。

本发明提供的一种沥青混合料高温稳定性力学评价方法的优点在于：本发明结构中提供的一种沥青混合料高温稳定性力学评价方法，本发明采用s型函数拟合徐变柔量d（t）与加载时间的关系相比传统采用二次函数拟合沥青混合料的徐变柔量与时间关系，数据处理方法以及测试仪器的内建算法更精确，提高了沥青混合料高温稳定性的力学评定准确性。

附图说明

图1为传统沥青混合料的应变与时间的曲线关系图；

图2为传统沥青混合料的徐变柔量变化率与时间的曲线关系图；

图3为本发明的徐变柔量与加载时间关系的拟合曲线图；

图4为本发明的工作步骤流程图。

具体实施方式

下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

参照图3、4，本发明提出的一种沥青混合料高温稳定性力学评价方法，对待评定沥青混合料试件进行力学性能检测，步骤如下：

s1：对待评定沥青混合料试件进行力学性能检测，记录待评定沥青混合料试件的变形参数，所述变形参数包括轴向变形量，实际荷载和加载时间。

对沥青混合料采用静压法或旋转压实仪法进行压实成型得到待评定沥青混合料试件；得到直径100mm，高度150mm的圆柱形待评定沥青混合料试件，试件孔隙率7%，静压法或旋转压实仪法对待评定沥青混合料试件的压实孔隙率要达到7±0.5%的目标孔隙率，建议待评定沥青混合料试件的数量为3个。

采用带温控箱的液压类万能试验机，温度控制在60℃，将所述待评定沥青混合料试件置于密闭橡胶膜中，同时用橡胶膜包裹万能试验机的上压头和下底座，采用使用带围压的单轴压缩实验方法测试待评定沥青混合料试件：加载700kpa轴向荷载，50kpa围压，直到试件破坏，若超过8000s试件尚未破坏，终止实验，根据记载的待评定沥青混合料试件的变形参数，所述变形参数包括轴向变形量，实际荷载和加载时间。

s2：测量所述试件的高度，并根据试件高度、轴向变形量以及实际荷载，计算不同加载时间的徐变柔量d（t）。

采用如下公式计算徐变柔量d（t）：

d（t）=（dl/l）/s，

其中：s为实际荷载，dl为轴向变形量，l为试件高度。

s3：使用s型函数拟合徐变柔量d（t）与加载时间的关系，得到徐变柔量d（t）的拟合曲线。

该s型函数的拟合过程为非线性拟合，应根据实际情况设定初始值和拟合计算方法，得到图3所示的徐变柔量d（t）的拟合曲线，拟合函数如下：

d(t)=at^b+ce^dt+e，

其中a、b、c、d、e为拟合参数，t为时间。

s4：对拟合的徐变柔量d（t）曲线求二阶导，，将二阶导等于零时得到的唯一解作为沥青混合料的流动时间。

本发明通过流动时间来判别沥青混合料的高位稳定性，流动时间的数学定义为徐变柔量与加载时间关系曲线的拐点，因此该二阶导等于零时得到的唯一解即为沥青混合料的流动时间。

采用使用带围压的单轴压缩实验方法测试待评定沥青混合料试件时，加载围压的主要目的是：（a）为防止高温稳定性检测下试件加载后迅速破坏；（b）可以近似模拟沥青混合料道路现场所处的三维受力环境。

如图3所示可以直观的得出：s型函数的拟合过程为非线性拟合，通过s型函数拟合徐变柔量与加载时间的关系，测试数据和拟合数据的曲线趋于一致性，由此可知，通过拟合数据对的沥青混合料高温性能进行评价即间接得到沥青混合料高温性能的实际评价，最终实现本发明对沥青混合料高温性能的评价。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种沥青混合料高温稳定性力学评价方法，对待评定沥青混合料试件进行力学性能检测，记录待评定沥青混合料试件的变形参数，所述变形参数包括轴向变形量，实际荷载和加载时间；测量所述试件的高度，并根据试件高度、轴向变形量以及实际荷载，计算不同加载时间的徐变柔量D（t）；使用S型函数拟合徐变柔量D（t）与加载时间t的关系，得到徐变柔量D（t）的拟合曲线；对拟合的徐变柔量D（t）曲线求二阶导，二阶导等于零时得到唯一解作为沥青混合料的流动时间；本发明数据处理方法以及测试仪器的内建算法更精确。

技术研发人员：王时根;李鹏;程前;胡柱奎;马勇;周浩;郭宏坤;徐书国;蔡伟;王安会;孙凯
受保护的技术使用者：中铁四局集团有限公司;中铁四局集团第一工程有限公司;长安大学
技术研发日：2018.09.30
技术公布日：2019.02.15