【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及特殊环境下沥青路面耐久性评价，具体涉及温度循环作用下沥青胶浆黏弹性损伤等效计算方法。
技术介绍
1、作为典型的黏弹性材料，沥青路面具有高度的温度敏感性，其黏弹性能受环境温度变化影响显著。在我国大温差地区，气候环境复杂多变、降温速率快、日温差大且正负温度频繁交替变化。周期性温度梯度长期作用于沥青路面，沥青基材料在温度升降过程中反复收缩和膨胀，诱发的温度应力导致温度疲劳损伤累积，最终引起沥青路面温度疲劳裂缝的扩展。
2、温差作用时刻存在，但大多是隐蔽和难以察觉的，长期以来被忽视。研究表明温度循环作用对沥青混凝土力学性能劣化具有显著影响，但由于特殊环境下沥青基材料黏弹特性演变的复杂性，不同温度循环作用下沥青基材料黏弹性损伤等效关系尚未建立。时温等效原理是沥青基材料黏弹性能等效研究的理论基础，williams-landel-ferry(wlf)方程是时温等效原理的定量描述，其反映沥青基材料黏弹性能的时间-温度相关性，但无法描述时间-温度应力相关性。阿伦尼乌斯方程假定黏弹性材料的活化能与温度变化无关，因此不适用于沥青基材料时间-温度-温度应力移位因子的构建。此外，温度循环过程包括最高温、最低温和温度循环次数等参数，目前尚未建立综合多个温度循环参数影响的沥青基材料黏弹性损伤等效修正因子。综上，传统等效方法难以实现不同温度循环作用下沥青基材料黏弹性能演变的有效预估。因此，提出融合温度循环环境特性与沥青基材料黏弹性能劣化的损伤等效计算方法尤为必要。
技术实现思路
1、本专
2、本专利技术的一种温度循环作用下沥青胶浆黏弹性损伤等效计算方法，所述的方法如下：
3、(1)沥青胶浆样品制备
4、将矿粉筛分，依据沥青混凝土级配设计要求，配制沥青胶浆；将干燥后的矿粉加入至流动态的沥青中，搅拌后倒入模具中，冷却后，备用；
5、(2)沥青胶浆加速温度循环试验
6、将步骤(1)制备完毕的沥青胶浆试样置入高低温交变试验箱中进行加速温度循环试验；
7、(3)沥青胶浆动态剪切流变试验
8、将步骤(2)完成不同温度循环条件下的沥青胶浆进行动态剪切流变试验；采用计算机自动记录沥青胶浆在不同温度、不同频率下的复数剪切模量；
9、(4)沥青胶浆复数剪切模量主曲线构建
10、将步骤(3)中不同温度和不同频率下的复数剪切模量数据代入cam模型中，运用规划求解方法，建立沥青胶浆复数剪切模量主曲线；并获取不同温度循环区间和不同温度循环次数下沥青胶浆cam模型的交叉频率wc和流变指数r参数值；
11、其中，所述cam模型为：
12、
13、其中，gg为玻璃态剪切模量，pa；w为角频率；wc为交叉频率，rad/s，为主曲线的水平移动因子；r为流变指数；αt,t为wlf方程的时间-温度移位因子；
14、(5)沥青胶浆时间-温度-温度应力移位因子构建
15、在时温等效原理的基础上，构建不同温度循环作用下沥青胶浆的时间-温度-温度应力移位因子，具体的计算过程如下：
16、步骤5a、将对温度循环条件敏感的交叉频率wc作为沥青胶浆黏弹性能演变的模型参数，按照公式(2)计算不同温度循环区间、不同温度循环次数下沥青胶浆相比于新沥青胶浆的时间-温度-温度应力移位因子；
17、
18、其中，αa(a,t)为经过温度循环后沥青胶浆的时间-温度-温度应力移位因子，ωco为新沥青胶浆的交叉频率；ωci为经过i温度循环条件后沥青胶浆的交叉频率；
19、步骤5b、基于自由体积理论的时间-应力等效性，在包含wlf方程的时间和温度2个基本参数基础上，提出时间-温度-温度应力移位因子表达形式，见式(3)～(4)；
20、αa(a,t)＝f(t,t,tmax,δt,n) (3)
21、δt＝tmax-tmin(4)
22、其中，αa(a,t)为经过温度循环后沥青胶浆的时间-温度-温度应力移位因子，t为时间，t为温度，tmax为最高温，δt为温差，n为温度循环次数；
23、(6)不同温度循环作用之间沥青胶浆黏弹性损伤等效因子
24、步骤6a、将不同温度循环条件下沥青胶浆的交叉频率wci按照式(5)进行归一化处理，结合式(2)，交叉频率归一化值表示为式(6)；
25、
26、
27、其中，为温度循环条件为i时的交叉频率归一化值，ωco为新沥青胶浆的交叉频率；ωci为经过温度循环条件i后沥青胶浆的交叉频率；
28、步骤6b、根据修正的coffin-manson模型，将式(6)的交叉频率归一化值表示为包含式(3)所示温度循环参数的形式，见式(7)；
29、
30、其中，ni为温度循环条件为i时的温度循环次数，δ为材料常数，δti为温度循环条件为i时的温差，ea为材料活化能，k为玻尔兹曼常数，tmaxi为最高温度，m、n为拟合参数；
31、步骤6c、根据式(7)计算温度循环条件为i和j之间沥青胶浆黏弹性损伤等效因子af；
32、
33、(7)不同温度循环作用下沥青胶浆黏弹性损伤等效方法
34、步骤7a、运用不同温度循环条件下的环境参数及根据cam模型获得的黏弹性损伤等效因子af对修正的coffin-manson模型进行修正，依据式(9)获取修正的coffin-manson模型的拟合参数m、n和ea/k；
35、
36、其中tmaxi、tmaxj分别为温度循环条件为i、j时的最高温，δti、δtj分别为温度循环条件为i、j时的温差，ni、nj分别为温度循环条件为i、j时的循环次数；
37、步骤7b、根据式(9)可计算得到不同温度循环作用下沥青胶浆的黏弹性损伤等效因子，将其代入式(8)、(6)、(2)，可计算时间-温度-温度应力移位因子计算值，将时间-温度-温度应力移位因子计算值代入cam模型中，构建不同温度循环区间和不同温度循环次数下沥青胶浆主曲线，实现不同温度循环作用下沥青胶浆黏弹性损伤等效预测。
38、进一步地，步骤(1)沥青胶浆样品制备，是将矿粉筛分至粒径为0.075mm以下，根据ac-13沥青混凝土级配设计要求，沥青胶浆中填料与沥青的质量比设定为1.1:1。
39、进一步地，步骤(1)沥青胶浆样品制备中所述的将干燥后的矿粉加入至流动态的沥青中，是将矿粉在140℃下干燥2h，沥青在160℃下加热至流动态，矿粉逐次加入沥青中，采用高速剪切机以1500rpm的转速搅拌30～45分钟，直至沥青胶浆表面不再产生气泡，以确保矿粉在沥青中均匀分散。
40、进一步地，步骤(2)中所述的将步骤(1)制本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种温度循环作用下沥青胶浆黏弹性损伤等效计算方法，其特征在于所述的方法如下：
2.根据权利要求1所述的一种温度循环作用下沥青胶浆黏弹性损伤等效计算方法，其特征在于步骤(1)沥青胶浆样品制备，是将矿粉筛分至粒径为0.075mm以下，根据AC-13沥青混凝土级配设计要求，沥青胶浆中填料与沥青的质量比设定为1.1:1。
3.根据权利要求1所述的一种温度循环作用下沥青胶浆黏弹性损伤等效计算方法，其特征在于步骤(1)沥青胶浆样品制备中所述的将干燥后的矿粉加入至流动态的沥青中，是将矿粉在140℃下干燥2h，沥青在160℃下加热至流动态，矿粉逐次加入沥青中，采用高速剪切机以1500rpm的转速搅拌30～45分钟，直至沥青胶浆表面不再产生气泡，以确保矿粉在沥青中均匀分散。
4.根据权利要求1所述的一种温度循环作用下沥青胶浆黏弹性损伤等效计算方法，其特征在于步骤(2)中所述的将步骤(1)制备完毕的沥青胶浆试样置入高低温交变试验箱中进行加速温度循环试验的测试条件为温度为-30～80℃、降温速率为1～2℃/min、升温速率为1～3℃/min；一次温度循环试验包括
5.根据权利要求1所述的一种温度循环作用下沥青胶浆黏弹性损伤等效计算方法，其特征在于步骤(3)中沥青胶浆动态剪切流变试验是运用动态剪切流变设备对不同温度循环作用下的沥青胶浆进行频率扫描试验；DSR双板间隙为1000μm，直径为25mm；试验温度为35℃～85℃，温度间隔为10℃，施加的角频率范围为0.1～100rad/s；采用计算机自动记录沥青胶浆在不同温度、不同频率下的复数剪切模量。
...【技术特征摘要】
1.一种温度循环作用下沥青胶浆黏弹性损伤等效计算方法，其特征在于所述的方法如下：
2.根据权利要求1所述的一种温度循环作用下沥青胶浆黏弹性损伤等效计算方法，其特征在于步骤(1)沥青胶浆样品制备，是将矿粉筛分至粒径为0.075mm以下，根据ac-13沥青混凝土级配设计要求，沥青胶浆中填料与沥青的质量比设定为1.1:1。
3.根据权利要求1所述的一种温度循环作用下沥青胶浆黏弹性损伤等效计算方法，其特征在于步骤(1)沥青胶浆样品制备中所述的将干燥后的矿粉加入至流动态的沥青中，是将矿粉在140℃下干燥2h，沥青在160℃下加热至流动态，矿粉逐次加入沥青中，采用高速剪切机以1500rpm的转速搅拌30～45分钟，直至沥青胶浆表面不再产生气泡，以确保矿粉在沥青中均匀分散。
4.根据权利要求1所述的一种温度循环作用下沥青胶浆黏弹...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐慧宁，詹贺，唐杰，冀卫东，韦赟豪，谭忆秋，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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