温拌沥青本构流变模型及性质研究

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道路沥青是目前最重要的路面工程材料,温拌沥青则是一种能够在不改变路用性能的条件下,可以降低拌合温度和压实温度的特殊沥青。沥青与温拌沥青是复杂的粘弹性材料,对其粘弹性能的研究一直是研究者的热点。但是目前存在沥青流变模型缺乏普适性,Sasobit沥青不遵循线性粘弹性等问题。因此,建立温拌沥青普适模型对掌握路面变形规律,预测路面性能有十分重要的意义。针对上述问题,针对两种典型的温拌沥青(Sasobit沥青和Evotherm沥青),首先使用三大指标等基础表征手段分析温拌沥青流变性能;接下来使用动态剪切流变仪全面分析了其粘弹性能,包括蠕变模量,动态剪切模量,相位角等在频率域和温度域里的变化情况;最后建立模型准确描述其数学关系。结果表明,Sasobit沥青针入度指数大,不遵循时温等效原理,是非线性粘弹性沥青;基质沥青和Evotherm沥青针入度指数小,遵循时温等效原理,是线性粘弹性沥青。在描述基质沥青和Evotherm沥青动态条件下的流变行为时,经典模型有波动,而分数阶导数模型无波动;在静态条件下,经典模型参数满足阿仑尼乌兹方程,分数阶导数模型参数无规律;仅在某一范围内存在能同时满足静态和动态的普适模型,在其它温度段,沥青模型无普适性。Sasobit沥青存在两种结构,一种为蜡结构完整的凝胶型沥青(G态沥青);在破坏其凝胶结构后,形成另一种为蜡结构不完整的溶胶型沥青(S态沥青)。G态的Sasobit基质沥青在蠕变过程中会发生G态向S态的转变,并出现明显的非线性蠕变过程,需要使用非线性模型来描述其蠕变过程;对于S态的Sasobit沥青,其本构方程与基质沥青相同,可以使用6原件的Burgers模型进行描述。在动态剪切条件下,S态的Sasobit沥青应该使用分数阶导数模型(1S2A1D模型)进行描述。G态的Sasobit沥青模型可在1S2A1D模型的基础上并连一个弹簧得到2S2A1D模型。均取得非常好的拟合效果。
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