沥青混合料动态压缩弹性模量试验方法与影响因素_姚爱玲

出，随着加载时间即循环次数的增加，试件的位移在 逐渐增大．
2 混合料动态压缩弹性模量试验结果分析
顶面法与侧面法两种方法，尽管应变的数值相 差很大，可试件的位移（ 应变） 随时间的变化规律相 同． 图 2 为侧面法测试的加载时间与试件位移的关 系曲线，图中位移的负值表示试件受压． 从图 2 看
图 2 侧面法测得的试件动态位移与时间之间的关系 Fig． 2 Relationship between time and dynamic displacement of samples tested by the side method
图 1 应变测试装置图． （ a） 顶面法； （ b） 侧面法 Fig． 1 Installation drawing of strain test methods： （ a） top surface method； （ b） side method
试验时，测出了 5、10、15 和 20 ℃ 四个温度下， 不同的应力大小、不同的加载频率对动态压缩弹性 模量的影响． 应力的变化范围为 0. 1 ～ 0. 7 MPa． 加 载频率的波动范围具体为： 对 AC--16，第 1 方案试验 采用 1、4、16 和 30 Hz，第 2 方案采用 2. 5、5、10 和 15 Hz； 对 AC--25 采用了 2. 5、5、10 和 15 Hz 的加载 频率．
本文利用 MTS 路面动态测试系统测试了AC-16 和 AC--20 两种沥青 混 合 料 的 动 态 压 缩 弹 性 模 量，并分析 了 应 变 测 试 方 法、测 试 温 度、应 力 振 幅 及加载频率对两种沥青混合料的动态压缩弹性模 量的影响，分 析 了 静 态 压 缩 弹 性 模 量 与 动 态 模 量 的关系．
试件规格为直径 100 mm、高度 100 mm 的圆柱 体，对每一试件采用两种应变的测试方法———顶面 法和侧面法，见图 1． 动态加载方式是正弦波重复加 载，加载峰值为预定的压力峰值，谷值为峰值大小的 10% ，每一个试验条件下，动载作用 200 个循环，取 最后 5 个循环的应力与弹性应变幅值的平均值计算 动态压缩弹模．
表 1 0. 7 MPa 时 AC--16 在不同温度下的动态压缩弹性模量
Table 1 Dynamic compression elasticity modulus of AC-16 under 0. 7
பைடு நூலகம்
MPa at different temperatures
MPa
温度 / ℃
5 10 15 20
平均值
代表值
代表值
（ 90% 的保证率） （ 95% 的保证率）
顶面法 侧面法 顶面法 侧面法 顶面法 侧面法
652. 3 9 338. 2 604 6 515 590 5 756
692. 4 10 631. 2 624 7 139 587 5 225
704. 6 6 643. 7 653 4 168 638 3 735 621. 0 6 574. 5 568 4 346 526 3 968
表 2 0. 5 MPa 时 AC--16 在不同温度下的动态压缩弹性模量
Table 2 Dynamic compression elastic modulus of AC-16 under 0. 5 MPa
at different temperatures
第 10 期
姚爱玲等： 沥青混合料动态压缩弹性模量试验方法与影响因素
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2. 1 测试方法与温度对动态压缩弹性模量的影响 为了分析温度与测试方法对动态压缩弹性模量
的影响，从试验结果中取出在 5、10、15 和 20 ℃ 的温 度下，AC--16 沥青混合料的动态压缩弹性模量数 据，本文仅摘出应力为 0. 7 MPa 和 0. 5 MPa 时顶面 法与侧面法两种方法的试验结果，计算出该组温度 下几个动态压缩弹 性 模 量 的 平 均 值，以 及 90% 和 95% 的保证率时的代表值，结果见表 1 和表 2．
DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2011.10.021
第 33 卷 第 10 期 2011 年 10 月
北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing
Vol． 33 No． 10 Oct． 2011
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北京科技大学学报
第 33 卷
加荷条件等的影响非常敏感［1--2］． 动态模量相关研 究最早始于 1960 年 Papazian 对沥青混合料动态模 量测试方法的研究，1979 年被 ASTM 收编为标准测 试方法（ D3497—79 沥青混凝土混合料动力模量的 标准 测 试 方 法 ） ［3］． 美 国 公 路 战 略 研 究 计 划 （ Strategic Highway Research Program，SHRP） 研究结 束后，国 家 公 路 协 作 计 划 NCHRP9--19 项 目——— Superpave Support and Performance Models Management 耗资 260 万美元对这一问题进行了长达 7 年 的深入研究（ 1999 年 5 月—2006 年 8 月） ［4］． 我国 王旭东［5］于 1998 年对沥青混合料的动态模量进行 了比较系统 的 研 究，胡 霞 光 和 李 德 超［6--7］ 对 沥 青 混 合料的试验方法与指标进行了探讨，试验采用方法 都是我国现行规范的顶面法，顶面法测的是试件全 高度（ 上下压盘之间） 的变形，而美国标准中的应变 测试方法为侧面法（ 侧面法测试的是试件高度方向 上一定区段的变形，也称引伸仪法） ，两种方法测试 结果相差很大． 赵延庆等［8］实测了某柔性基层沥青 路面试验段各层沥青混合料在不同温度和荷载作用 频率下的动态模量，刘宇等［9］采用半圆试件测试了 沥青混合料的动态模量．
1 试验材料及测试方法
1. 1 材料技术性能 试验用基质沥青为埃索 AH--70，AC--20 采用基
质沥青，AC--16 采用 SBS 改性沥青，两种混合料的 矿料级配 均 符 合《公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范》 （ JTG F40—2004） ［10］的要求． 1. 2 动态压缩弹性模量测试方法
沥青混合料动态压缩弹性模量试验方法与影响因素
姚爱玲1） 郑鹏飞2）
1） 长安大学公路学院特殊地区教育部重点实验室，西安 710064 2） 内蒙古自治区呼伦贝尔市交通局，呼伦贝尔 021000 通信作者，E-mail： ailingyao@ 126． com
摘 要 为了研究应变测试方法、加载频率、试验温度和应力幅值对沥青混合料动态压缩弹性模量的影响，用 MTS 路面材料 动态试验系统对常用的两种沥青混合料 AC--16 和 AC--20 的动态压缩弹性模量进行了系统的测试，通过分析建立了各因素与 动态压缩弹性模量之间的关系，以及动态与静态弹性模量的关系． 结果表明，采用侧面法测定的结果与现行规范中的推荐值 更接近，也能够消除由顶面法引起的试件端面的接触误差，建议在静态和动态模量试验中首选侧面法，在动态测试中要选择 合适的加载频率，使得试验结果的偏差系数控制在 20% 以下． 关键词 沥青； 弹性模量； 测试方法； 加载频率； 温度 分类号 U 414
Test method and influencing factors for the dynamic compression elastic modulus of asphalt mixtures
YAO Ai-ling1） ，ZHENG Peng-fei2）
1） Key Laboratory of the Ministry of Education of China for Special Area Highway Engineering，Highway School，Chang’an University，Xi’an 710064， China 2） Department of Transportation of Hulunbeier，Inner Mongolia，Hulunbeier 021000，China
收稿日期： 2010--07--26
弹应变之比． 动态模量是模拟汽车动态作用条件， 在加载速率比较快的情况下（ 相当于静态荷载频率 的几十倍 ～ 几百倍） 测定的模量，其数学定义为最 大压应力（ 应力曲线峰值） 与最大可恢复轴向应变 （ 可恢复应变曲线的峰值） 的比值． 由于路面是承 受汽车荷载作用的结构，它的实际工作状态无论是 力学模型还是材料性质都与现行的静态力学体系有 着很大的差别． 对于路面结构材料本身来说，由于 路面材料大多是黏弹塑性的组合体，对时间、温度和
Corresponding author，E-mail： ailingyao@ 126． com
ABSTRACT In order to study the effects of strain test methods，loading frequency，testing temperature and stress amplitude on the dynamic compression elastic moduli of asphalt mixtures，the dynamic compression elastic moduli of two kinds of commonly asphalt mixtures，AC-16 and AC-20，were studied by using an MTS dynamic pavement material test system． The relation between the above factors and the dynamic compression elastic modulus as well as the relation between the static and dynamic compression elastic modulus was established． According to the analysis of test results，the data tested by the side method much approach to the recommended values in the specification and the side method can also eliminate the contact error of the specimen caused by the top surface method． It is recommended that the side method is firstly chosen to use in the static and dynamic modulus test． While an appropriate load frequency is selected in the dynamic test，the deviation coefficient of test results should be controlled below 20% ． KEY WORDS asphalt； elastic modulus； test method； loading frequency； temperature