三軸重復(fù)荷載作用下瀝青混凝土永久變形性能研究.pdf

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1、三軸重復(fù)荷載作用下瀝青混凝土永久變形性能研究段孟貴，程志豪2，梁乃興，張瑩瑩2(1．云南省公路開(kāi)發(fā)投資有限責(zé)任公司，昆明云南650200；2．陸地交通氣象災(zāi)害防治技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，昆明云南650011；3．重慶交通大學(xué)土木建筑學(xué)院，重慶400074)摘要：利用CRTNU一14氣動(dòng)伺服材料試驗(yàn)儀對(duì)AC一13、AC一16及AC一20等3種瀝青混凝土材料進(jìn)行三軸重復(fù)荷載蠕變?cè)囼?yàn)，研究不同試驗(yàn)溫度和不同應(yīng)力水平下瀝青混合料永久變形變化規(guī)律；在流變學(xué)理論基礎(chǔ)上推導(dǎo)了基于修正Burgers模型的重復(fù)間歇荷載作用下瀝青混合料力學(xué)

2、模型，并通過(guò)數(shù)據(jù)非線性擬合建立了不同溫度條件下的材料永久變形與荷載作用次數(shù)以及溫度的預(yù)估公式。研究結(jié)果表明：三軸重復(fù)荷載試驗(yàn)環(huán)境中，材料永久變形呈現(xiàn)明顯三階段變化規(guī)律；偏應(yīng)力水平及溫度升高均會(huì)導(dǎo)致材料變形發(fā)展速率的增大；高溫短時(shí)間與低溫長(zhǎng)時(shí)間的永久變形等效性證明了三軸動(dòng)態(tài)重復(fù)加載試驗(yàn)作為評(píng)價(jià)瀝青混合料高溫流動(dòng)變形特性的試驗(yàn)方法是合適的；“永久變形一作用次數(shù)一應(yīng)力”三維曲面具有較好的精度，能直觀全面反映瀝青混凝土材料高溫變形特性。關(guān)鍵詞：道路工程；瀝青混合料；三軸重復(fù)荷載試驗(yàn)；永久變形；預(yù)估模型中圖分類(lèi)號(hào)：U414文獻(xiàn)

3、標(biāo)識(shí)碼：B試件產(chǎn)生偏應(yīng)力，模擬行車(chē)荷載對(duì)路面材料的作用。1三軸重復(fù)加載蠕變?cè)囼?yàn)表1AH一70瀝青主要性能指標(biāo)1．1試驗(yàn)材料材料指標(biāo)AH70#試驗(yàn)材料選擇高速公路瀝青路面常用的AC一13、針入度(25℃，100g，5s)／0．1mm延度(15℃，5cm／min)／cmAC一16、AC一20等3種瀝青}昆凝土。集料采用本地軟化點(diǎn)／℃產(chǎn)石灰?guī)r，瀝青采用AH70#瀝青，填料選用石灰?guī)r礦閃點(diǎn)／℃粉，各材料性能均滿足國(guó)家規(guī)范要求，設(shè)計(jì)級(jí)配見(jiàn)表相對(duì)密度／g·em一。1。通過(guò)馬歇爾試驗(yàn)確定AC一13、AC一16、AC一20含鈉(蒸餾

4、法)／％瀝青混凝土相應(yīng)最佳油石比分別為4．6％、4．4％溶解度／％和4．3％。質(zhì)量損失0．12三軸重復(fù)加載試驗(yàn)中采用圓柱體試件首先通過(guò)旋RTFOT殘留物∞針0入度比8㈨)70轉(zhuǎn)壓實(shí)儀(SGC)成型q~150×200mm原始試件，空老化后延度(15％)>100隙率控制在5．0±0．2％，經(jīng)鉆取芯樣后最終成型qbl00mm×200mm的圓柱體試件。鉆芯后的試件，視需要進(jìn)行磨光處理，使其側(cè)面和端面凹凸差值小于0．05mm。成型試件前，已拌合瀝青混合料需進(jìn)行短AC一1310010O1009576．5533726．519l3．

5、5lO6期老化處理，在135qC的烘箱內(nèi)松散攤開(kāi)放置4h，且AC一16100100958470483424．517．512．259．56AC一2010095857161413O22．516118．55保證混合料有一致均勻的老化。1．2試驗(yàn)方案為了后續(xù)材料流變模型的推導(dǎo)，需要除高溫條件重復(fù)加載動(dòng)三軸試驗(yàn)參照prEN12697—25標(biāo)準(zhǔn)，外更多溫度下試驗(yàn)數(shù)據(jù)，因此試驗(yàn)溫度選擇為20、采用COOPER公司CRTNU一14氣動(dòng)伺服材料試驗(yàn)儀30、4O，每個(gè)試驗(yàn)溫度條件下進(jìn)行3組平行試驗(yàn)。完成，如圖1所示。其試驗(yàn)原理是借助氣體

6、或液體壓試驗(yàn)施加軸向半正弦波間歇荷載，設(shè)置加載頻率為力為圓柱體試件提供圍壓以模擬實(shí)際道路的側(cè)向約束1Hz，荷載作用試件0．2s，荷載間歇時(shí)間0．8s；圍壓作用；同時(shí)采用軸向加載器對(duì)試樣施加軸向壓力，使控制為100kPa，考慮施加應(yīng)力水平峰值分別為0．4、基金項(xiàng)目：云南省科技廳科技創(chuàng)新國(guó)際合作項(xiàng)目(2009AC009)；重慶市自然科學(xué)基金項(xiàng)目(CSTC201ljjh3ooo6)。作者簡(jiǎn)介：段孟貴(1967一)，男，云南楚雄人，高級(jí)工程師。2014年6期(總第114期)59會(huì)使得路面永久變形(或車(chē)轍)過(guò)早的產(chǎn)生。因而在環(huán)

7、境溫度較高的地區(qū)，應(yīng)當(dāng)采取嚴(yán)格措施限制超載、高胎壓車(chē)輛行駛的情況，提高瀝青路面的高溫抗永久變形的能力，保證路面的使O用5性05能0。5O5O50，《<圖1AC13瀝青混凝土在20℃溫度下的變形曲線，0．7、1MPa。并通過(guò)初始100次小應(yīng)力水平的預(yù)壓，消除活塞桿探頭與半圓形試樣帽接觸偏心的影響。試驗(yàn)終止條件為加載10000次或變形量超過(guò)5％。大量研究資料表明，材料試件端部光滑與否對(duì)試圖3AC13瀝青混凝土在40℃溫度下的變形曲線驗(yàn)結(jié)果具有較大影響。因此，試驗(yàn)中為消除試件端部由試驗(yàn)結(jié)果可以看出，溫度、應(yīng)力和荷載循環(huán)次的

8、環(huán)箍效應(yīng)對(duì)蠕變結(jié)果和試驗(yàn)精度的影響，采用圓柱數(shù)(時(shí)間)存在著等效關(guān)系，即高溫(或高應(yīng)力)體試件端部鋪墊橡膠薄膜和薄膜間涂潤(rùn)滑油的方法，短時(shí)間與低溫(或低應(yīng)力)長(zhǎng)時(shí)間在產(chǎn)生永久變形以保證試件端面自由變形。同時(shí)，為了防止圍壓施加上，效果是等價(jià)的；三軸動(dòng)態(tài)重復(fù)加載試驗(yàn)?zāi)芎芎玫臅r(shí)氣體進(jìn)入試件，采用乳膠膜包裹試件，并用橡皮條反映出瀝青混合料高溫抗變形性能