沥青材料的低温劲度模量.ppt

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沥青材料的低温劲度模量目录v1.劲度模量的含义和工程意义v2.试验方法和设备v3.试验步骤及其影响因素v4.劲度模量与其他指标的关系劲度模量的含义和工程意义v劲度模量的含义：

沥青材料在路面服务条件下是粘弹性材料，在荷载作用下，应力与应变关系呈非线性关系，为了能像普通固体材料采用弹性模量一样使用方便，采用劲度模量的概念。

v劲度模量的表达式：

劲度模量的含义和工程意义v劲度模量的特点：

劲度模量是温度的函数劲度模量是荷载作用时间的函数劲度模量不是一个常数，而是一个条件性质，即反应沥青材料的自身特性，更包含了温度、荷载作用的影响。

劲度模量的含义和工程意义v劲度模量的作用：

用于预估沥青混合料的劲度模量。

方法：

Heukelom和Klomp的半经验法。

（书上P143）评价沥青混合料的低温抗裂性能。

方法：

Bonnaure估计沥青混合料的诺莫图。

（书上P143）劲度模量的含义和工程意义v蠕变模量用于评价路面的车辙。

v复数模量、回弹模量用于疲劳试验分析。

v估算沥青混合料中沥青的断裂强度。

v计算沥青混合料的疲劳寿命。

试验方法和设备沥青及沥青混合料的劲度模量纯沥青的劲度模量沥青混合料的劲度模量纯沥青劲度模量v纯沥青劲度模量试验方法：

沥青的简支梁弯曲蠕变试验（BBR）v纯沥青的劲度模量的计算方法：

由粘度求取劲度模量有针入度、软化点求取劲度模量用针入度粘度指数求取劲度模量诺莫图求解沥青混合料的试验方法和设备沥青混合料劲度模量试验方法单轴压缩试验（棱柱体法）弯曲试验劈裂试验弯曲蠕变试验马歇尔试验四点弯曲疲劳寿命试验劲度模量与其他指标的关系v蠕变劲度越小，10延度大，T1.2的温度越小。

v低温粘度越小，劲度越大。

劲度模量的研究与应用v疲劳试验中沥青混合料的弯拉劲度模量v沥青混合料动态蠕变模量与动稳定度的关系谢谢老师同学们沥青混合料单轴压缩试验（棱柱体法）v试验的主要设备：

电测百分表位移计万能材料试验机或压力机X-Y记录仪恒温水槽沥青混合料单轴压缩试验（棱柱体法）v实验步骤：

v1.将试件从恒温水槽中取出，立即置于压力机上，上下各垫一张四氯乙烯薄膜。

v2.安装位移计，支座固定在实验机身上。

位移计测头支于试件上方压头上或两侧（用2个位移计）v3.将荷载传感器、位移计与X-Y记录仪连接，以X轴为位移，y轴为荷载，选择适宜的量程后调零。

为正确记录数据曲线，当采用50mm/min速率加载，X-Y记录仪X轴走纸速度根据温度高低采用500mm/min5000mm/min。

沥青混合料单轴压缩试验（棱柱体法）当以高精密度电液伺服试验机压头的位移作为压缩变形时。

可以由加载速率及X-Y记录仪记录的时间求得扰度。

v4.开动压力机以规定的速率均匀加载直至试件破坏。

记录仪同时记录荷载跨中扰度的曲线。

沥青混合料单轴压缩试验（棱柱体法）沥青混合料弯曲试验v主要试验设备万能材料试验机或压力机LVDT位移传感器X-Y记录仪恒温水槽沥青混合料弯曲试验v评价沥青温度低温拉伸性能时，采用试验温度-100,5v实验步骤：

v1.讲试件从恒温水槽中取出，立即对称安放在支座上，试件上下方应与试件成型时方向一致。

v2.在梁跨下缘正中央安防位移测定装置，支座固定在实验机身上。

位移计测头支于试件跨中下缘中央或两侧（用两个位移计）。

选择适宜的量程，有效量程应大于预计的最大扰度的1.2倍。

沥青混合料弯曲试验v3.将荷载传感器、位移计与X-Y记录仪连接，以X轴为位移，y轴为荷载，选择适宜的量程后调零。

跨中扰度用LVDT位移传感器测定。

当以高精密度电液伺服试验机压头的位移作为小梁扰度时。

可以由加载速率及X-Y记录仪记录的时间求得扰度。

为正确记录跨中扰度曲线，当采用50mm/min速率加载，X-Y记录仪X轴走纸速度根据温度确定沥青混合料弯曲试验v4.开动压力机以规定的速率在跨径中央施以集中荷载，直至试件破坏。

记录仪同时记录荷载跨中扰度的曲线。

沥青混合料弯曲试验疲劳试验中沥青混合料的弯拉劲度模量v背景：

随着对长寿命沥青路面的关注，一些研究人员认为：

应根据不同的路面的应力、应变状态确定采用何种疲劳模式。

我国习惯于采用应力疲劳模式用来确定沥青混合料的疲劳寿命，而国外采用弯拉劲度模量衰减来表征沥青混合料试件的疲劳寿命。

在此背景下，进行不同应变水平的疲劳试验探求劲度模量能否用于表征应变在控制模式下沥青混合料的疲劳试验。

疲劳试验中沥青混合料的弯拉劲度模量v试验材料：

石灰岩石料、克拉玛依90#沥青。

疲劳试验中沥青混合料的弯拉劲度模量v级配：

采用AC25中型沥青混合料。

v试验方法：

依据马歇尔试验确定混合料的沥青的最佳用量，分为最佳沥青用量和富沥青（最佳沥青用量+0.5%）。

前者称为普通AC25，后者称为AC25。

试件采用轮碾法成型400mm400mm70mm，放置48h后切割成380mm63mm50mm小梁试件。

分别进行5个应力水平（800、400、200、100、70）记录疲劳试验过程中的劲度模量及荷载作用次数。

疲劳试验中沥青混合料的弯拉劲度模量疲劳试验中沥青混合料的弯拉劲度模量疲劳试验中沥青混合料的弯拉劲度模量v结论：

1.应变疲劳模式中，小梁的弯拉劲度模量不断减少，并且其衰减速率呈非线性变化；另外对于不同应变水平，应变水平越高，弯拉劲度模量的衰减速率越大；应变水平越低，衰减速率越小。

v2.实验结果表明：

采用弯拉劲度模量可以真实地表征沥青混合料试件在应变疲劳过程中的力学状态变化，并由此推算其疲劳寿命。

沥青混合料动态蠕变模量与动稳定度的关系v背景：

轮辙实验的动稳定度（DS）表达的是沥青混凝土单位变形所承受的车轮作用次数，能较好地反映沥青路面的高温抗车辙行为。

虽能形象的表达路面的行车作用行为但不是力学指标。

在沥青路面结构力学计算时，使用的是沥青混合料的蠕变劲度模量。

如何将动稳定度和蠕变劲度模量联系起来。

沥青混合料动态蠕变模量与动稳定度的关系v车辙模量的定义：

（1）v假设在试验温度下，随着沥青混合料的变形，其试验轮的接触面积ADS保持不变。

在此假设下

（1）式转化为

（2）式v

（2）沥青混合料动态蠕变模量与动稳定度的关系v根据我国车辙试验的实际情况式

（2）得（3）v在假设沥青混合料的蠕变劲度模量Sdy与EDS有线性关系：

（4）沥青混合料动态蠕变模量与动稳定度的关系v试验材料：

4组AC13级配和5组AC25级配沥青混合料动态蠕变模量与动稳定度的关系v试验材料：

上面层SBS改性中海70#沥青和花岗岩集料，下面层中海70#沥青和石灰岩集料。

v试验方法：

AC13型和AC25型沥青混合料分别分成厚度为50mm和70mm试件进行车辙试验。

同时动态蠕变试验对AC13的4种级配和AC25的5种级配，进行40，荷载应力水平为0.1Mpa的Sdy试验。

所有试件孔隙率控制在3.8%4.2%，试验采用正弦波，频率为0.5Hz。

沥青混合料动态蠕变模量与动稳定度的关系v实验结果：

级配的影响沥青混合料动态蠕变模量与动稳定度的关系vDS与EDS的关系沥青混合料动态蠕变模量与动稳定度的关系vEDS与Sdy的关系v下图为两种级配下，不同厚度试件的EDS与Sdy的关系沥青混合料动态蠕变模量与动稳定度的关系v在将AC13级配沥青混合料的70mm厚试件和AC25级配沥青混合料的50mm厚试件数据除掉得沥青混合料动态蠕变模量与动稳定度的关系vSdy与DS的关系v在AC13级配沥青混合料的70mm厚试件和AC25级配沥青混合料的50mm厚试件数据除掉后的Sdy与DS的关系沥青混合料动态蠕变模量与动稳定度的关系v得出的Sdy与DS的关系式为或