[发明专利]评价沥青砂浆高温粘弹性能的方法及沥青砂浆成型模具

说明书

本发明公开了评价沥青砂浆高温粘弹性能的方法及沥青砂浆成型模具，方法包括如下步骤：提供沥青砂浆试件，对沥青砂浆试件进行改进的多重蠕变恢复(MSCR)试验；通过改进的分数阶蠕变恢复模型与MSCR试验结果拟合得到沥青砂浆蠕变参数；及根据得到的分数阶阶数和变形因子评价沥青砂浆的高温粘弹性能。本发明为沥青砂浆高温粘弹性评价提供了一种新的试验与分析方法，可以更准确、系统地研究沥青砂浆的高温性能。

技术领域

本发明涉及沥青砂浆性能评价领域，具体涉及利用分数阶导数理论对沥青砂浆的多重蠕变恢复试验进行高温性能评价的方法及沥青砂浆成型模具。

背景技术

车辙是沥青路面特有的一种路面病害，它是沥青路面在长期服役过程中，经车轮荷载反复作用形成的一种累积永久变形。车辙的出现和发展，不仅影响行车的舒适性，而且威胁着行车的安全性。研究表明，多种影响因素与沥青路面车辙变形有关，最主要的因素是路表温度与车辆荷载。在高温和重载条件下，沥青混合料表现出更强的应力依赖性和温度敏感性，使得沥青混合料的高温性能下降，从而加速了沥青路面车辙病害的产生与发展。

基于沥青混合料组成结构的多尺度特征，沥青路面被划分为三个尺度，即宏观尺度下的沥青混合料、细观尺度下的沥青砂浆以及微观尺度下的集料与沥青/沥青砂浆界面。作为连接沥青混合料宏观尺度与微观尺度相互作用关系的过渡结构，沥青砂浆是其细观层次尺度下的重要组分。沥青混合料的胶浆理论认为沥青砂浆由填料、细集料、细集料界面区沥青、有效沥青及空隙组成。沥青路面的车辙变形特点与沥青混合料高温蠕变性能直接相关，从沥青混合料组成结构角度来看，沥青混合料高温蠕变性能主要受到沥青砂浆的高温粘弹性特征的影响。且近年来，无论是沥青混合料试验观测还是细观数值模拟分析，沥青混合料的损伤多数是在沥青砂浆相中产生并扩展的，且沥青砂浆的特征尺寸更接近沥青混合料，沥青砂浆的粘弹特性可以更好地反映沥青混合料的宏观性能。由此可见，沥青砂浆是沥青路面材料不可忽略的组成部分。然而，当前对于沥青混合料高温性能的研究仍然主要以沥青和沥青混合料2种材料尺度为主。因此，十分有必要开展揭示沥青砂浆材料高温粘弹性相关试验。

目前，国内外通常采用常温下沥青砂浆的蠕变曲线、压缩试验曲线等来分析沥青砂浆的粘弹性变化规律，试验比较单一。而对于高温下沥青砂浆的粘弹特性，一般是根据沥青高温性能的试验方法和指标来评价，即通过DSR设备进行频率扫描试验得到沥青砂浆的复数剪切模量G^*和相位角δ，从而对沥青砂浆高温粘弹性能做出评价。然而，该指标在评价改性沥青砂浆具有明显的局限性。

发明内容

有鉴于此，为了对沥青砂浆高温粘弹性进行系统研究，本发明提出一种评价沥青砂浆高温粘弹性能的试验和分析方法及沥青砂浆成型模具。该发明是对制备的沥青砂浆进行多重蠕变恢复试验(MSCR试验)，采用提出的分数阶蠕变恢复模型对沥青砂浆粘弹性能进行描述，用分数阶导数阶数和变形因子来评价沥青砂浆高温粘弹性。该发明为评价沥青砂浆高温粘弹性能提供了一种新的试验与分析方法，进而可以更准确、科学、系统地研究沥青砂浆的高温性能，且该方法对试验设备要求不高，在现有试验条件下容易实现。

本发明采用动态剪切流变仪(DSR)对沥青砂浆进行高温粘弹性试验研究。成型的沥青砂浆要满足DSR设备中加载夹具的要求。根据DSR设备的夹具要求，沥青砂浆试样统一成型成直径12mm高30mm的圆柱体试件。为此，本发明提供了一种沥青砂浆成型模具。

本发明提供一种评价沥青砂浆高温粘弹性能的试验和分析方法，包括如下步骤：

步骤(1)：提供沥青砂浆试件，对所述沥青砂浆试件进行改进的多重蠕变恢复试验；

步骤(2)：通过改进的分数阶蠕变恢复模型与步骤(1)得到的多重蠕变恢复试验结果拟合得到沥青砂浆蠕变参数，其中，改进的分数阶导数蠕变恢复模型为：

σ₀为蠕变应力，t为时间，ε(t)为沥青砂浆的应变，α为加载阶段的分数阶阶数，r为卸载阶段的分数阶阶数，A为加载阶段的变形因子，B为卸载阶段的变形因子，H(t)为单位跳跃函数；及