论文总字数：24250字

摘 要

沥青混合料是决定道路质量的重要材料。在柔性路面的设计和表现评估中，对于沥青混合料力学性能的研究在不确定材料温度以及加载时间的情况下是无意义的。本文对沥青混合料在不同温度下的力学性能进行分析。

本文首先对沥青混合料的配合比进行了设计，选出适合本次试验研究的混合料。然后分别介绍了SPT实验系统和UTM实验系统下进行沥青混合料的实验原理和方法，并分别进行了动态模量试验和蠕变恢复试验。其次，本文介绍了粘弹性时域模型理论和粘弹性频域模型理论，在比选后选取广义maxwell以及广义kelvin模型对沥青混合料的粘弹性参数进行标定。

最后通过不同温度下所选参数的变化，研究不同温度下的沥青混合料性能。

关键词：沥青混合料；配合比；蠕变；动态模量；本构模型；粘弹性；温度敏感性

STUDY ON TEMPERATURE RELATED PROPERTIES OF ASPHALT MIXTURES

ABSTACT

Asphalt mixture is an important material to decide the quality of road. In the design and performance evaluation of flexible pavements, the conventional concept of elastic modulus is meaningless for the asphalt mixtures unless material temperatures as well as loading time is specified. This text will analyse properties of asphalt mixtures in different temperature condition.

Mix design of asphalt mixtures was done at first, and suitable mixtures of this experiment was chosen. Then we introduce the principle and methods of carrying out this experiment in SPT and UTM system. Dynamic modulus testing and creep recovery testing was carried out after that. Viscoelastic time domain model Theory and viscoelastic frequency domain model theory was introduced. Asphalt mixture is simulated by generalized maxwell model and generalized kelvin model, and indoor experiment was carried out to get research parameters.

At last, through the change of parameters in various temperature, we can obtain the performance of asphalt mixtures in different temperature.

Key words: asphalt concrete; gradation; creep; constitutive model; viscoelastic; temperature sensitive

目录

摘要 I

ABSTACT II

目录 III

第一章绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 沥青混合料粘弹性模型研究现状 2

1.3 主要研究内容及技术路线 4

第二章沥青混合料配合比设计 5

2.1 原材料性质 5

2.2沥青混合料配合比设计 6

第三章沥青混合料力学实验 8

3.1 SPT实验系统 8

3.1.1 SPT实验系统简介 9

3.1.2 动态模量实验 12

3.2 UTM实验系统 14

3.2.1 UTM实验系统简介 14

3.2.2 蠕变恢复试验 15

3.3 实验方案 15

第四章沥青混合料粘弹性参数研究 16

4.1沥青混合料粘弹性本构理论概述 16

4.1.1粘弹性时域模型理论 16

4.1.2粘弹性频域模型理论 18

4.2模型选取和参数标定方法 20

4.2.1广义maxwell模型 21

4.2.2广义kelvin模型 23

4.3 粘弹性参数分析 25

4.3.1广义maxwell模型的筛选 25

4.3.2广义kelvin模型的筛选 26

4.4温度影响分析 27

第五章结论与展望 30

5.1 主要结论 30

5.2 展望 30

致谢 32

参考文献 33

第一章绪论

研究背景及意义

改革开放以来，我国的公路建设取得了举世瞩目的成就，总长3.5 万公里的“五纵七横”国道主干线已于2007 年基本贯通，全国公路交通紧张状况得到明显缓解，对国民经济的发展起到了重要贡献^[1]。然而，由于我国公路建设起步晚，技术力量储备较少，以及我国的气候和交通荷载条件恶劣等原因，导致部分铺筑的公路路面在重复重载作用下出现了严重的车辙、裂缝和水损坏等病害现象，道路养护管理部门不得不对路面结构进行大规模的维护和管理，这不仅对社会产生了较大影响，在经济上也造成了巨大损失^[2]。

车辙是沿行车轨迹产生的纵向的带状凹槽，严重时在凹槽的两侧出现隆起变形，是路面沥青混合料破坏的主要形式。沥青混合料是一种粘弹塑性材料，其物理力学性能与温度及荷载作用时间等密切相关。一方面，当气温高于25℃~30℃，即沥青路面的路表温度达到40℃~50℃以上，高于道路沥青的软化点温度时，在交通荷载反复作用下沥青混合料会产生显著的变形，其中不能恢复的部分将成为永久变形；另一方面，根据沥青材料的温度时间换算法则，长时间承受荷载与高温

条件的作用是等效的，因此长时间的荷载累积作用同样会造成混合料的严重变形。鉴于沥青混合料所固有的粘弹性以及影响沥青路面高温特性因素的多样性，车辙的成因非常复杂。这也使得沥青混合料永久变形问题的研究得到世界各国公路技术人员的关注，如何防治和预估沥青路面的车辙成为一个世界性的课题。

沥青混合料在低温和高速率加载的情况下呈弹性状态，而在高温时呈粘弹性，而传统的结构无法反应出内部结构对整体性能的影响。而力学模型能够更好地反映混合料的力学性能。对沥青混合料现有的粘弹性模型进行比选，选取合适的力学模型简洁而准确的反映沥青混合料的力学特性。在此基础上展开沥青混合料的温度敏感性的研究，将比传统的方法更为准备和有效。

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