[发明专利]湿度对沥青混合料动态模量的影响分析方法

说明书

本发明公开了一种湿度对沥青混合料动态模量的影响分析方法。制备旋转压实成型的沥青混合料圆柱体试件，阴凉处自然风干后粘好试验所用夹具，放入能够控制不同湿度的恒温恒湿箱养生备用；安装在MTS环境箱中养生，运用材料试验系统开展态模量试验；装置组装完成后在环境箱中养生；待高压内膜袋内部温、湿度达到稳定后，开展压缩动态模量试验；将试验中所获取的数据导入Matlab软件中进行傅里叶拟合，得出每个周期内应力、应变的最大最小值以及所对应的时间，计算动态模量，建立沥青混合料在不同恒定湿度下与动态模量的对应关系。

技术领域

本发明属于道路工程技术领域，具体涉及一种湿度对沥青混合料动态模量的影响分析方法。

背景技术

近年来，由于沥青路面的广泛普及，对其的研究一直热度不减。沥青路面设计原则是基于静态弹性体系模型，但实际服役的路面不仅仅受到自身重力等荷载，同时还会受到与时间、频率等相关的动态行车荷载和温、湿度的共同作用。而沥青混合料作为一种典型的黏弹塑性综合体，其力学性质与多种因素相关。目前，许多国家已经将沥青混合料的动态模量作为沥青路面设计的重要参数。有理论研究表明，动态模量参数能够能好的表征路面的力学性质，较切合实际路面的工作状态。美国《路面结构设计指南》中引用动态模量试验来描述沥青混合料的性能，并制定了动态模量试验规范。规范中规定在五种温度(-10℃、4.4℃、21.1℃、37.8℃和54.4℃)和六个频率(0.1Hz、0.5Hz、1Hz、5Hz、10Hz和25Hz)下进行无损动态模量试验，依据得到的各个温度和频率下的数据，通过时温等效原理以及广泛采用的西格摩德模型进行拟合，可以得到更广温度和频率范围的黏弹性变量主曲线，从而表征沥青混合料的力学性质。

目前国内外主要研究温度和频率对沥青混合料力学性质的影响，考虑湿度条件下沥青混合料的力学性质研究甚少。主要原因是由于对水损害的认识还局限在液态水对沥青混合料造成的破坏，而实际上气态水对沥青混合料的破坏也不容忽视。通常认为刚铺筑的沥青路面内部湿度接近零的状态，由于湿度梯度的存在，来自地基和地表空气中的水气便会穿透或积聚在沥青路面中从而达到某一湿度平衡。在水气穿透或积聚在沥青混合料内部时会对其产生水损害，从而影响它的各种性能。因此，考虑不同湿度下沥青混合料的力学性质，建立湿度与混合料力学性质之间的关系，对研究水气对沥青混合料性质的影响具有很大的意义。

现阶段为了探究湿度条件下沥青混合料的力学性质，急需建立一种恒定湿度下测量沥青混合料动态模量的试验方法。通过该方法，能够反映混合料在不同湿度下的力学性质，为探究湿度与混合料力学性质之间的关系，进而研究气态水对沥青混合料造成的损伤提供理论基础。

发明内容

本发明目的在于测定某一湿度条件下沥青混合料的动态模量、相位角等参数，反映沥青混合料在某一湿度条件下的力学性质，通过对比不同湿度条件下沥青混合料的性质，侧面反映真实路面由于湿度变化而引起的性质改变。

湿度对沥青混合料动态模量的影响分析方法，包括以下步骤：

1)制备旋转压实成型的沥青混合料圆柱体试件，阴凉处自然风干后粘好试验所用夹具，放入能够控制不同湿度的恒温恒湿箱养生备用，养生时间一个月以上；

2)将养生好的试件用保鲜膜完全包围，安装在多功能电液伺服试验系统MaterialTesting System(简称MTS)环境箱中养生0.5h～1h，运用材MTS开展0％湿度下动态模量试验；

3)使用无孔高压内膜袋完全罩住MTS环境箱中加载部分，调整好内膜袋位置安装下部压头，将养生好的试件放于压头上，安装环向位移传感器，同时将盛有不同浓度饱和盐溶液的玻璃烧杯放于高压内膜袋内，放置上部压头，调整传力杆与上部压头接触，用束紧带将高压内膜袋开口束紧于传力杆上，装置组装完成后在环境箱中养生；

4)待高压内膜袋内部温、湿度达到稳定后，运用MTS开展压缩动态模量试验；试验温度为20℃，试验频率为25Hz、10Hz、5Hz、1Hz、0.5Hz和0.1Hz，试验采用应力控制模式；