[发明专利]预测大掺量胶粉改性沥青剪切疲劳寿命的计算方法及装置

说明书

本发明提供了一种预测大掺量胶粉改性沥青剪切疲劳寿命的计算方法。该方法包括：基于不同扫描时长的线性振幅扫描数据和时间扫描数据，建立所述平行板沥青样品的疲劳失效准则，基于所述疲劳失效准则，得到所述疲劳失效准则的失效准则参数；根据所述线粘弹特性参数、所述损伤特性参数和所述失效准则参数，并基于所述平行板沥青样品的本构关系，建立疲劳寿命预测模型，所述疲劳寿命预测模型用于预测不同应变水平下所述大掺量胶粉改性沥青的疲劳寿命。本发明提供的预测大掺量胶粉改性沥青剪切疲劳寿命的计算方法能够对大掺量胶粉改性沥青的疲劳性能做出定量分析和判断。

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，特别是涉及一种预测大掺量胶粉改性沥青剪切疲劳寿命的计算方法及装置。

背景技术

在车辆载荷的反复作用下，沥青路面会不可避免地发生疲劳开裂，疲劳裂缝的存在严重影响和制约着路面的服役性能。而沥青的抗疲劳性能对于沥青路面的抗疲劳裂缝开裂能力有着重要作用，因此需要对不同沥青材料的疲劳性能进行评价和判断。废旧橡胶粉用于沥青改性技术极大地降低了路面养护成本，提高了废旧轮胎的无害化利用率，带来了显著的经济效益和社会效益。虽然胶粉改性沥青正逐步应用于沥青路面铺装(胶粉掺量一般在20％左右)，但目前尚缺乏针对大掺量胶粉改性沥青(掺量达到30％及以上)的疲劳寿命预测方法。在实际工程中需要快速判断不同种类大掺量胶粉改性沥青疲劳性能的优劣，从而优化胶粉改性沥青路面结构的材料选择。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种预测大掺量胶粉改性沥青剪切疲劳寿命的计算方法及装置，能够对大掺量胶粉改性沥青的疲劳性能做出定量分析和判断。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种预测大掺量胶粉改性沥青剪切疲劳寿命的计算方法，所述方法包括：获取不同温度下平行板沥青样品的频率扫描数据，基于所述频率扫描数据和时-温等效原理得到大掺量胶粉改性沥青的线粘弹特性参数；获取所述平行板沥青样品的时间扫描数据，根据实际扫描数据，得到所述平行板沥青样品的损伤特性曲线，基于所述损伤特性曲线，得到所述大掺量胶粉改性沥青的损伤特性参数；基于不同扫描时长的线性振幅扫描数据和所述时间扫描数据，建立所述平行板沥青样品的疲劳失效准则，基于所述疲劳失效准则，得到所述疲劳失效准则的失效准则参数；根据所述线粘弹特性参数、所述损伤特性参数和所述失效准则参数，并基于所述平行板沥青样品的本构关系，建立疲劳寿命预测模型，所述疲劳寿命预测模型用于预测不同应变水平下所述大掺量胶粉改性沥青的疲劳寿命。

在一些实施方式中，获取不同温度下平行板沥青样品的频率扫描数据，包括：在预设的不同温度下对所述平行板沥青样品进行频率扫描，频率扫描范围为0.1-100rad/s，应变水平为1％。

在一些实施方式中，基于所述频率扫描数据和时-温等效原理得到大掺量胶粉改性沥青的线粘弹特性参数，包括：对所述扫描数据进行水平位移，得到代表沥青线粘弹性特征的动态剪切模量主曲线；由所述动态剪切模量主曲线计算换算加载频率为20πrad/s时的动态剪切模量，得到所述线粘弹特性参数。

在一些实施方式中，动态剪切模量主曲线使用CAM方程拟合，表达式为：

其中，为沥青的玻璃态剪切模量，选取10⁹Pa；m为主曲线第三条渐近线的斜率；k是形状参数，无量纲；f_c为关于加载频率的主曲线位置拟合参数；f′为换算加载频率，f′＝φ_T×f；其中，f为实际加载频率；φ_T为温度位移因子。

在一些实施方式中，温度位移因子通过WLF非线性拟合方程计算得到，所述WLF非线性拟合方程为：

其中，T为施加加载温度；T₀为主曲线参考温度；D1为常数，无量纲；D2为常数，单位℃。