[发明专利]基于蠕变-恢复试验的沥青非线性流变特性表征方法

权利要求书

1.一种基于蠕变-恢复试验的沥青非线性流变特性表征方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1：进行所需温度下的小应力线性黏弹性蠕变-恢复LSCR试验；

利用动态剪切流变仪对沥青试件进行多组不同应力水平下的LSCR试验，每组试验测试总时长为其中蠕变时间为恢复时间为

将不同小应力水平下得到的多组蠕变-恢复总应变数据进行标准化，即蠕变-恢复总应变ε_t除以对应的应力荷载σ₀，计算出相应的柔量数据；

将得到的多组不同应力水平下的柔量数据进行平均化处理，从而得到一组平均柔量数据；

步骤2：利用步骤1得到的平均柔量数据确定线性黏弹性可恢复蠕变柔量ΔD(t)；

将沥青的总应变ε_t分解为可恢复应变ε_rec和不可恢复应变ε_nre之和，即ε_t＝ε_rec+ε_nre；

在线性黏弹性范围内，蠕变段的总应变为其中t为时间，σ₀为施加的恒定应力，为线性黏弹性可恢复蠕变柔量，τ_i和D_i为Prony级数参数，i为求和变量，n为Prony级数的项数；

将恢复段的总应变表示为：

根据和的表达式，时刻蠕变段总应变值与恢复段任意时刻的总应变之差为：

根据的表达式，时刻蠕变段总应变值与恢复段任意时刻的总应变之差对应的柔量表达式为：

利用的表达式拟合对应的试验数据来获得线性黏弹性可恢复蠕变柔量ΔD(t)的Prony级数表达式参数；

步骤3：进行所需温度下的MSCR试验，该温度与小应力线性黏弹性蠕变-恢复试验温度一致；

步骤4：利用步骤2得到的线性黏弹性可恢复蠕变柔量ΔD(t)和Schapery非线性黏弹性模型，确定MSCR试验总应变数据中的非线性黏弹性可恢复应变响应ε_rec；

Schapery非线性黏弹性模型的表达式为其中σ为应力荷载，ζ为积分变量，g₁和g₂为非线性参数，分别表征ΔD(t)和dσ的应力依赖性，和分别为对应于t和ζ的缩减时间，其中α_s为依赖于应力水平的时间移位因子；

具体步骤如下：

计算MSCR试验第一个蠕变-恢复周期的非线性模型参数g₂：

根据Schapery模型，第一个周期蠕变段总应变为：

其中，上角标数字表示MSCR试验中蠕变-恢复的周期号；

第一个周期恢复段总应变为：

其中，为第一个周期蠕变段最后一个时间点；

将第一个周期恢复段第一个总应变值与其后各时刻的总应变值作差：

其中，为第一个周期恢复段的第一个采样时间点；

利用上式拟合对应的试验数据，获取第一周期的非线性模型参数g₂；

计算MSCR试验第一个蠕变-恢复周期的非线性模型参数g₁和α_s：

根据和表达式，将蠕变段最后一个总应变值与恢复段各个总应变值作差：

利用上式拟合对应的试验数据，获取第一周期的非线性模型参数g₁和α_s；

根据第1个周期中非线性模型参数g₂、g₁和α_s的计算方法，依次计算MSCR其余蠕变-恢复周期的非线性模型参数；

在确定所有周期的非线性模型参数后，根据Schapery模型确定MSCR试验应变数据中的非线性黏弹性可恢复应变响应ε_rec(t)；

步骤5：分离MSCR试验应变数据的可恢复与不可恢复部分，从而表征沥青材料的非线性流变特性；

根据步骤2中总应变与可恢复、不可恢复应变的关系ε_t＝ε_rec+ε_nre，通过将MSCR试验中的总应变与步骤4中计算出的ε_rec(t)相减，计算出不可恢复应变响应ε_nre(t)，实现MSCR试验应变数据的可恢复与不可恢复部分的分离。