沥青车辙因子在高温范围的经验回归关系.docVIP

沥青车辙因子在高温范围的经验回归关系 晶1 , 张 蓉2 , 徐 清3 徐 ( 11 同济大学道路与交通工程教育部重点实验室 上海市 200092; 21 四川省交通厅公路规划勘察设计研究院 成都市 610041; 31 中国海洋大学 青岛市 266003) 摘 要: 通过大量 SH R P 标准动态剪切试验, 发现了不同温度下 G 3 ?sin ? 值变化规律, 并建立了经验公式。由此 可以根据沥青在某一适当温度时的 G 3 ?sin ? 值推算出其他温度的线性模型预测 G 3 ?sin ? 值。本文还建议了 2 个参数, 用以识别原样沥青和 SB S 改性沥青。 关键词: 标准试验温度差; G 3 ?sin ?; 回归关系; 相对误差 沥青是一种极其复杂的非晶体高分子混合物, 它的化学组分和物理特征都很复杂, 长期以来, 人们 难以用明确的指标确定它的性质。 美国公路研究计 划 (SH R P ) 自 1987 年开始, 历经 5 年的研究, 开发 了以性能分级的标准体系 ( P G 分级) 和试验方法??? 它采用了流变性能指标, 将沥青的温度和加载条件 注入试验标准中, 能确切地反映沥青的粘弹特性和 沥青在路用环境下的受力情况。 建立了路面设计温 度与沥青胶结料所能提供的抗车辙 (G 3 ?sin ?)、抗疲 劳 (G 3 ·sin ?) 和抗低温开裂 (S 、m 等) 的能力, 使沥 青的指标与实际路用性能紧密地联系起来, 该标准 已引起各国沥青界的广泛重视。 青的流变性质直接影响沥青混凝土路面的使用性 能。 高温时 (远远高于路面设计温度) 沥青呈粘性流 体; 在非常低的温度下 ( 大大低于路面温度) 沥青呈 弹性固体; 大多数温度下, 沥青同时呈现粘性流体和 弹性性质。 美国工程师从塑料工业的测试设备中得 到启发, 开发了一种动态剪切流变仪。通过测定沥青 材 料的复数模量 (G 3 ) 和相位角 ( ?) , 来描述沥青材 料的粘性和弹性性质。 动态剪切流变仪的工作原理并不复杂。 如图 1 所示将沥青夹在一个固定板和一个能左右振荡的板 之间, 振荡板从 A 点开始移动到 B 点, 又从 B 点返 回经 A 点移动到 C 点, 然后再从 C 点回到 A 点, 这 样形成一个循环周期。由于沥青稠度不同, 移动板所 需的力矩也大不一样。 沥青越稠, 所需的力矩越大。 1 研究内容 本研究选用壳牌、埃索、韩国、科氏、中国海洋、 国创、欢喜岭、克拉玛依石化、乌鲁木齐石化等众多 品牌 ( 沥青厂) 的 30 种沥青为研究对象进行了大量 SH R P 标准动态剪切试验。沥青试样涵盖了国产、进 口的多种原样沥青和改性沥青的特点, 目的是研究 沥青高温性能指标 G 3 ?sin ? 随标准试验温度差变化 的规律。为了全面了解短期老化对沥青材料的影响, 试验将采用 T FO T、R T FO T 或 2 种并进的试验方 式并通过相对误差来验证结论的可靠程度。 图 1 动态剪切流变仪的工作原理 2 仪具及试验方法介绍 沥青是一种具有典型流变特性的材料, 它的流 振荡剪切流变仪有恒应力和恒应变 2 种基本类  各个周期间移动的距离略有不同, 而后者是保持振 荡板的移动距离是固定的, 而力矩是不同的。大多数 情况下, 沥青同时呈现粘性和弹性性质。通过测试特 定温度下沥青在作用应力 (应变) 和由此而产生的应 变 ( 应力) 间的时间滞后相位角, 由这些数据可以计 算出复数剪切模量 G 3 (G 3 等于最大剪应力和最大 剪应变之比) 和滞后相位角 ?, 从而可以了解沥青在 使用情况下的粘性和弹性性质。对于绝对弹性材料, 作用荷载和变形同时产生, 相位角 ? 为 0°; 粘性材料 (如热沥青) 在加荷和响应之间有较大的时间滞后, ? 接近 90°。 美国 SH R P 用 G 3 ?sin ? 作为高温控制车 辙的指标, 其值越大的沥青, 弹性性质越显著, 其抗 永久变形能力越强。 SH R P 规范规定对于未老化沥 青应满足 G 3 ?sin ?≥1. 00 k P a; R T FO T ( 或 T FO T ) 后残留沥青应满足 G 3 ?sin ?≥2. 20 k P a。 y = a + bx (1) 对二者之间的关系进行模型化, 得到的模型参 数见表 1。 试验按照 A A SH TO 基本情况如下。 T P 5 - 93 试验标准进行, G 3 ?s in ? 随试验标准温度差变化关系 图 2 G 3 ?s in ? 线性回归关系及参数 表 1 使用 SR - 5 动态剪切流变仪, 水浴保温方式。 用直径 25 m