一种不同加载模式下橡胶沥青混合料强度的温度相关性统一表征方法技术

本发明专利技术公开了一种不同加载模式下橡胶沥青混合料强度的温度相关性统一表征方法，通过对橡胶沥青混合料在三种加载模式下进行强度试验，计算各试验温度下橡胶沥青混合料在三种加载模式下的强度比和加载速率比，对结果进行非线性幂函数拟合，得到幂函数方程S/S

【技术实现步骤摘要】
一种不同加载模式下橡胶沥青混合料强度的温度相关性统一表征方法
本专利技术属于道路工程
，尤其涉及一种不同加载模式下橡胶沥青混合料强度的温度相关性统一表征方法。
技术介绍
沥青路面是我国高等级路面的主要形式，设计方法为力学-经验法：用力学方法计算路面结构的荷载响应，以均质各向同性线弹性力学作为结构响应计算的力学模型，采用的材料参数主要有：强度参数、疲劳参数、刚度参数等。从近年来投入使用的沥青路面状况来看，不少道路未达到设计年限就已经出现了严重的开裂、坑槽、泛油等病害，大面积的养护使我国交通运输行业经济效益大打折扣；为了解决沥青路面的早期损坏，提高沥青路面服役寿命，橡胶沥青路面应运而生，大量试验证明橡胶沥青混合料不仅具有较好的路用性能和耐久性，还可以使废旧轮胎重新得到利用，减缓了环境压力，是高等级道路普遍使用且性能表现优异的路面材料。对于橡胶沥青路面结构设计来说，强度指标反应路面抵抗破坏的能力，是至关重要的，但是目前对橡胶沥青混合料的强度研究还不够完善。研究者在橡胶颗粒大小及掺量、级配类型、粘结料含量等因素对橡胶沥青混合料强度的影响方面取得了一系列研究成果，对橡胶沥青混合料强度特性的认识提供了有意义的参考。现有研究未考虑不同试验方法对橡胶沥青混合料强度的影响，室内强度试验方法常用简单应力状态下的强度试验，此外三轴试验虽然能很好地模拟路面真实的应力状态，可是仪器设备复杂，成本高等特点使实际运用具有一定的限制，很难得到工程普及，这里考虑简单应力状态为直接拉伸、单轴压缩、间接拉伸；直接拉伸模式和单轴压缩模式使混合料处于受拉或受压的状态，属于一维受力模式；间接拉伸模式使混合料处于横向受拉、纵向受压状态，属于二维受力模式。然而不同试验加载模式下橡胶沥青混合料强度差异性较大。研究表明橡胶沥青混合料是一种粘弹性材料，不过目前的试验缺乏对橡胶沥青混合料强度与加载速率、试验温度等相关性研究。针对不同加载模式下橡胶沥青混合料的强度的差异性导致设计参数取值的随意性带来的设计偏差问题，同时为了揭示橡胶沥青混合料强度与环境温度、交通荷载之间的相关性，因此，如何提供一种不同加载模式下橡胶沥青混合料强度的温度相关性统一表征方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种不同加载模式下橡胶沥青混合料强度的温度相关性统一表征方法，建立了不同加载模式下橡胶沥青混合料强度的统一模型，用以克服设计参数取值的随意性带来的设计偏差问题，提高室内试验效率。本专利技术所采用的技术方案是：一种不同加载模式下橡胶沥青混合料强度的温度相关性统一表征方法，包括以下步骤：步骤一，通过对橡胶沥青混合料在直接拉伸、单轴压缩、间接拉伸三种加载模式下制样、进行强度试验，得到各加载模式下橡胶沥青混合料在不同试验温度、不同加载速率下的破坏荷载，再通过三种加载模式下强度计算方程，计算得到各加载模式下橡胶沥青混合料在不同试验温度、不同加载速率下的强度值；步骤二，通过计算各试验温度下橡胶沥青混合料在三种加载模式下的强度比和加载速率比，对结果进行非线性幂函数拟合，分别得到各试验温度下的非线性幂函数方程S/S0＝(v/v0)β；分别得到各试验温度下的β值；式中，S为某加载模式的某试验温度和加载速率对应的橡胶沥青混合料强度，MPa；S0为某加载模式的某试验温度下，加载速率为2MPa/s对应的橡胶沥青混合料强度，MPa；v为某加载速率，MPa/s；v0为加载速率为2MPa/s；β为某一试验温度下橡胶沥青混合料的强度比与加载速率比成幂函数关系的指数，无量纲；步骤三，将步骤二得到的各试验温度下的β值与各试验温度T进行多项式函数拟合，得到多项式函数方程：β＝5.48×10-5T2-0.00661T+0.31507；式中，β为某一试验温度下橡胶沥青混合料的强度比与加载速率比成幂函数关系的指数，无量纲；T为试验温度，℃；步骤四，将步骤三得到的多项式函数方程与步骤二得到的非线性幂函数方程进行联合，得到不同加载模式下橡胶沥青混合料强度的温度相关性统一表征方程式中，S为某加载模式的某试验温度和加载速率对应的橡胶沥青混合料强度，MPa；S0为某加载模式的某试验温度下，加载速率为2MPa/s对应的橡胶沥青混合料强度，MPa；v为某加载速率，MPa/s；v0为加载速率为2MPa/s；T为试验温度，℃。进一步地，步骤一中，直接拉伸加载模式下制样的要求为：样品采用小梁试件，成型过程为：首先利用振动压实机将橡胶沥青混合料碾压成型为长400mm×宽300mm×高50mm的车辙板，然后使用切割机将车辙板切割尺寸为长250mm×宽50mm×高50mm的小梁试件。更进一步地，直接拉伸加载模式下的强度计算方程为：式中：SD为小梁试件直接拉伸强度，MPa；PD为小梁试件的直接拉伸破坏荷载，N；a为小梁试件的宽度，mm；b为小梁试件的高度，mm。进一步地，步骤一中，单轴压缩加载模式下制样的要求为：样品采用圆柱体试件，成型过程为：利用旋转压实仪将橡胶沥青混合料旋转压实成型，旋转压实仪的有效内旋转角为1.16°，压实转速为30r/min，垂直加载压力为600kPa，圆柱体试件尺寸为直径100mm、高100mm。更进一步地，单轴压缩加载模式下的强度计算方程为：式中：SC为圆柱体试件单轴压缩强度，MPa；PC为圆柱体试件的单轴压缩破坏荷载，N；d为圆柱体试件的直径，mm；π为圆周率。进一步地，步骤一中，间接拉伸加载模式下制样的要求为：样品采用切割圆柱体试件，成型过程为：首先通过旋转压实成型得到直径100mm、高度100mm的圆柱体试件，然后把符合尺寸要求的试件利用切割机切割成直径100mm、高度65mm的切割圆柱体试件。更进一步地，间接拉伸加载模式下的强度计算方程为：ST＝0.006287PT/h，式中：ST为切割圆柱体试件间接拉伸强度，MPa；PT为切割圆柱体试件的间接拉伸破坏荷载，N；h为切割圆柱体试件的高度，mm。进一步地，步骤一中，进行强度试验的控制模式均为应力控制。进一步地，步骤一中，不同试验温度包括：10℃、15℃、20℃、25℃。进一步地，步骤一中，不同加载速率包括：0.02MPa/s、0.05MPa/s、0.1MPa/s、0.2MPa/s、0.5MPa/s、1MPa/s、2MPa/s。本专利技术的有益效果是，本专利技术提供了一种不同加载模式下橡胶沥青混合料强度的温度相关性统一表征方法，通过对直接拉伸、单轴压缩及间接拉伸三种加载模式下橡胶沥青混合料在不同试验温度、不同加载速率的强度结果建立统一模型，揭示橡胶沥青混合料强度与试验温度、加载速率之间的相关性，对不同试验方法条件下橡胶沥青混合料随加载速率变化的强度进行温度相关性统一表征，克服设计参数取值的随意性带来的设计偏差问题，对橡胶沥青路面的设计起到了相应的促进作用，也提高沥青混合料室内试验效率、节约试验成本。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种不同加载模式下橡胶沥青混合料强度的温度相关性统一表征方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一，通过对橡胶沥青混合料在直接拉伸、单轴压缩、间接拉伸三种加载模式下制样，进行强度试验，得到各加载模式下橡胶沥青混合料在不同试验温度、不同加载速率下的破坏荷载，再通过三种加载模式下强度计算方程，计算得到各加载模式下橡胶沥青混合料在不同试验温度、不同加载速率下的强度值；/n步骤二，通过计算各试验温度下橡胶沥青混合料在三种加载模式下的强度比和加载速率比，对结果进行非线性幂函数拟合，分别得到各试验温度下的非线性幂函数方程S/S

【技术特征摘要】
1.一种不同加载模式下橡胶沥青混合料强度的温度相关性统一表征方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，通过对橡胶沥青混合料在直接拉伸、单轴压缩、间接拉伸三种加载模式下制样，进行强度试验，得到各加载模式下橡胶沥青混合料在不同试验温度、不同加载速率下的破坏荷载，再通过三种加载模式下强度计算方程，计算得到各加载模式下橡胶沥青混合料在不同试验温度、不同加载速率下的强度值；
步骤二，通过计算各试验温度下橡胶沥青混合料在三种加载模式下的强度比和加载速率比，对结果进行非线性幂函数拟合，分别得到各试验温度下的非线性幂函数方程S/S0＝(v/v0)β；分别得到各试验温度下的β值；
式中，S为某加载模式的某试验温度和加载速率对应的橡胶沥青混合料强度，单位MPa；S0为某加载模式的某试验温度下，加载速率为2MPa/s对应的橡胶沥青混合料强度，单位MPa；v为某加载速率，单位MPa/s；v0为加载速率为2MPa/s；β为某一试验温度下橡胶沥青混合料的强度比与加载速率比成幂函数关系的指数，无量纲；
步骤三，将步骤二得到的各试验温度下的β值与各试验温度T进行多项式函数拟合，得到多项式函数方程：β＝5.48×10-5T2-0.00661T+0.31507；式中，T为试验温度，单位℃；
步骤四，将步骤三得到的多项式函数方程与步骤二得到的非线性幂函数方程进行联合，得到不同加载模式下橡胶沥青混合料强度的温度相关性统一表征方程


2.根据权利要求1所述的不同加载模式下橡胶沥青混合料强度的温度相关性统一表征方法，其特征在于，步骤一中，所述直接拉伸加载模式下制样的要求为：样品采用小梁试件，成型过程为：首先利用振动压实机将橡胶沥青混合料碾压成型为长400mm×宽300mm×高50mm的车辙板，然后使用切割机将车辙板切割尺寸为长250mm×宽50mm×高50mm的小梁试件。


3.根据权利要求2所述的不同加载模式下橡胶沥青混合料强度的温度相关性统一表征方法，其特征在于，所述直接拉伸加载模式下的强度计算方程为：式中：SD为小梁试件直接拉伸强度，单位MPa；PD为小梁试件的直接拉伸破坏荷载，单位N；a为小梁试件的宽度，单位mm；b为小梁试件的高度，单位mm。


4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕松涛，彭幸海，张超，杨程程，樊喜雁，王双双，袁江，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43