[發明專利]一種基于雙S型函數的改性瀝青主曲線構建方法

有效

• 申請號: 202111416917.6
• 申請日: 2021-11-25
• 公開（公告）號: CN113921091B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 顏川奇;張傲南;戰友;艾長發;丁海波;楊林川
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G16C10/00
• 分類號: G16C10/00;G16C60/00;G06F17/11
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 楊浩林

本發明公開了一種基于雙S型函數的改性瀝青主曲線構建方法，涉及道路工程領域，包括：對改性瀝青樣品進行溫度和頻率掃描試驗，得到復數模量和相位角實測數據；基于雙S型函數，建立改性瀝青復數模量主曲線方程；通過克喇末?克勒尼希關系式，建立改性瀝青相位角主曲線方程；通過最小二乘法率定改性瀝青復數模量主曲線方程和改性瀝青相位角主曲線方程的參數。本發明基于雙S型函數，建立了改性瀝青復數模量和相位角的主曲線方程，該方程相對于現有技術，可契合改性瀝青的流變行為特性，而基于最小二乘法的主曲線方程參數率定，相比于本領域廣泛使用的Williams?Landel?Ferry方程方法，具有更高的準確性，最終實現改性瀝青的流變行為特性的準確描述。

技術領域

本發明涉及道路工程領域，具體涉及一種基于雙S型函數的改性瀝青主曲線構建方法。

背景技術

在采用動態力學分析法研究瀝青流變性狀時，研究人員常使用振蕩試驗、頻率掃描、溫度掃描、構建流變主曲線等多種方法，其中主曲線是一種極具創新性且被廣泛采用的方法。瀝青材料的粘彈特性受溫度和作用時間的影響很大，想在較大的溫度域內完整的表征瀝青的粘彈特性，就必須測得其在大時間范圍內的響應數據。這對試驗時長提出了極高要求，往往很難通過流變試驗直接獲得較寬時間域、溫度域內的數據。而通過時溫等效原理構建主曲線，則可將瀝青在不同加載頻率與不同加載溫度下的應力應變響應對應起來，從而在較短試驗時間內模擬得到較大溫度區間或時間(頻率)區間內的瀝青流變行為數據。

構建主曲線所需要的流變行為數據一般通過在不同溫度下對瀝青樣本進行頻率掃描獲得，一般多用復數模量和相位角這兩種指標作為搭建對象。同時，選擇恰當的主曲線模型是獲得瀝青準確主曲線的基本前提。現有技術中的模型主要有CA模型、CAM模型和sigmoidal模型等。其中，CA模型是應用最廣泛的主曲線模型之一，當換算頻率趨近無限大時(極限低溫)，其復數模量趨近于玻璃態模量Gg，相位角趨近于0°，此時瀝青呈完全彈性；當換算頻率趨近于0時(極限高溫)，CA模型中的復數模量趨近于0，相位角趨近于90°，此時瀝青呈完全黏性。這種變化趨勢與基質瀝青的粘彈液體行為契合度很高，因此CA模型能夠很好地擬合基質瀝青的力學行為。但是改性瀝青在高溫下往往表現出粘彈固體性質，因此CA模型對改性瀝青的擬合效果較差，尤其無法準確模擬高溫環境下的改性瀝青力學行為。

Marasteanu在CA模型的基礎上增加了一個形狀參數m來提高模型的擬合優度，從而提出了CAM(Christensen,Anderson?and?Marasteanu)模型。從本質上來講，CAM模型與CA模型并沒有理論區別。當m＝1時，CAM模型即為標準的CA模型。增加的這個m參數可以幫助CAM模型更好地擬合，但并沒有在根本上解決CA模型無法擬合聚合物改性瀝青的問題。

美國NCHRP?A-37A研究小組在2004年提出了MEPDG設計指南。該指南采用了一種全新的S型曲線模型來擬合改性瀝青以及改性瀝青混合料的主曲線。S型曲線在低頻與高頻都有模量漸近線，因此能夠很好地擬合改性瀝青的低溫玻璃態行為與高溫粘彈固體行為，是近些年來應用最多的主曲線模型之一。

隨著改性瀝青技術的不斷發展，越來越多的聚合物改性劑被應用到道路瀝青材料當中。很大部分的改性劑不僅具有粘彈固體特性，在較高溫度下還具有熱塑性，表現出低頻(高溫)下模量出現橡膠態平臺區，然后平臺區迅速消失的行為。采用傳統的S型曲線無法有效地描述改性瀝青的橡膠態平臺區特性，因此也無法有效地構建其主曲線。

發明內容

針對現有技術中的上述不足，本發明提供的一種基于雙S型函數的改性瀝青主曲線構建方法解決了現有技術無法有效構建改性瀝青主曲線的問題。

為了達到上述發明目的，本發明采用的技術方案為：

一種基于雙S型函數的改性瀝青主曲線構建方法，包括以下步驟：

S1、對改性瀝青樣品進行溫度和頻率掃描試驗，得到復數模量和相位角實測數據；