屬于道路工程領(lǐng)域，具體涉及一種瀝青混合料動態(tài)模量測試方法。

背景技術(shù)：

在道路工程領(lǐng)域，瀝青混合料的動態(tài)模量值作為瀝青路面設(shè)計的基本參數(shù)。當(dāng)前瀝青混合料動態(tài)模量測試方法，AASHTO TP62-07和AASHTO TP79-11試驗規(guī)程中加載的波形為半正弦波。這種加載方式可以測得瀝青混合料的動態(tài)模量值，但是國內(nèi)外很多學(xué)者已指出它存在諸多弊端：加載波形單一，只考慮了半正弦波一種情況。而瀝青路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的力學(xué)響應(yīng)波形，在路面表層較淺的位置為矩形波，隨著深度的增加，由矩形波漸變到半正弦波并過渡到鐘罩波。

鑒于當(dāng)前瀝青混合料動態(tài)模量測試方法存在的不足，現(xiàn)階段需要一種新的加載方式去測試瀝青混合料的動態(tài)模量值。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種新的瀝青混合料動態(tài)模量測試方法，旨在提供一種運(yùn)用鐘罩波加載方式測試瀝青混合料動態(tài)模量的試驗的方法。

為達(dá)到上述目的，采用的技術(shù)方案如下：

鐘罩波加載方式下瀝青混合料動態(tài)模量測試方法，包括以下步驟：

1)確定鐘罩波函數(shù)表達(dá)式在一個周期內(nèi)的最大值Max＝1；

鐘罩波函數(shù)：

其中，d為鐘罩波的波長，單位：m；x為各個計算點在行車方向離荷載中心點的水平距離，單位：m；

2)通過鐘罩波函數(shù)表達(dá)式，獲得x＝0至d內(nèi)256個點的鐘罩波數(shù)據(jù)，即半個周期鐘罩波數(shù)據(jù)；然后運(yùn)用鐘罩波函數(shù)關(guān)y軸的對稱函數(shù)，獲得鐘罩波另外半個周期數(shù)據(jù)，從而獲得一個完整周期的鐘罩波512個點的數(shù)據(jù)；

3)將上步所得鐘罩波數(shù)據(jù)以65535/Max為倍數(shù)放大，復(fù)制到記事本中并以FWF格式保存放到shapes文件中供UTS019程序使用；設(shè)置“Block transfer”的“cycle”以調(diào)整25Hz、10Hz、5Hz、1Hz、0.5Hz、0.1Hz頻率下荷載作用次數(shù)；設(shè)置Loading function的Max(KN)和Min(KN)以調(diào)整試驗過程荷載大??；設(shè)置Width(ms)以調(diào)整試驗過程中的加載頻率；設(shè)置Sampling interval以調(diào)整取樣間隔時間；

4)在-10℃、4℃、21℃、37℃、54℃條件下，分別進(jìn)行25Hz、10Hz、5Hz、1Hz、0.5Hz、0.1Hz鐘罩波加載方式下的瀝青混合料動態(tài)模量試驗，運(yùn)用荷載傳感器和位移傳感器分別得到施加在試件上力值隨時間變化的數(shù)據(jù)和試件軸向變形隨時間變化的數(shù)據(jù)，依據(jù)AASHTO TP62-07中的數(shù)據(jù)處理方式，得到瀝青混合料在鐘罩波加載方式下的動態(tài)模量值。

按上述方案，所述試件為直徑10cm，高度150cm的圓柱體瀝青混合料試件。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果如下：

AASHTO TP62-07和AASHTO TP79-11試驗方法采用半正弦波加載方式進(jìn)行動態(tài)模量試驗，得到的動態(tài)模量值高估了瀝青混合料動態(tài)模量真實值。采用鐘罩波加載方式進(jìn)行瀝青混合料動態(tài)模量試驗，可以真實測試瀝青混合料動態(tài)模量值，為準(zhǔn)確的計算出瀝青混合料的層底拉應(yīng)變提供參數(shù)，以準(zhǔn)確預(yù)測瀝青混合料的疲勞壽命。

附圖說明

附圖1：鐘罩波加載方式下瀝青混合料動態(tài)模量測試方法的示意圖：

其中，(1)-荷載傳感器；(2)-金屬墊塊；(3)-瀝青混合料試件；(4)-底座；(5)-位移傳感器。

具體實施方式

以下實施例進(jìn)一步闡釋本發(fā)明的技術(shù)方案，但不作為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。

1)確定鐘罩波函數(shù)表達(dá)式在一個周期內(nèi)的最大值Max＝1；

鐘罩波函數(shù)：

式中，d為鐘罩波的波長，單位：m；x為各個計算點在行車方向離荷載中心點的水平距離，單位：m。

2)通過鐘罩波函數(shù)表達(dá)式，獲得x＝0至d內(nèi)256個點的鐘罩波數(shù)據(jù)，即半個周期鐘罩波數(shù)據(jù)；然后運(yùn)用鐘罩波函數(shù)關(guān)y軸的對稱函數(shù)，獲得鐘罩另外半個周期數(shù)據(jù)，從而獲得一個完整周期的鐘罩波512個點的數(shù)據(jù)；

3)獲得UTM-100能夠識別的鐘罩波數(shù)據(jù)。將2)中得到的鐘罩波數(shù)據(jù)，以65535/Max為倍數(shù)放大，得到UTM-100伺服液壓多功能材料試驗系統(tǒng)能夠識別的鐘罩波數(shù)據(jù)。

4)將3)中得到的鐘罩波數(shù)據(jù)置入UTM-100伺服液壓多功能材料試驗系統(tǒng)中。將3)中的鐘罩波數(shù)據(jù)復(fù)制到記事本中，并以FWF格式保存放到shapes文件中，以供UTS019程序使用。

5)設(shè)置UTM-100伺服液壓多功能材料試驗系統(tǒng)中UTS019程序的參數(shù)。設(shè)置“Block transfer”的“cycle”以調(diào)整(25Hz、10Hz、5Hz、1Hz、0.5Hz、0.1Hz)下荷載作用次數(shù)；設(shè)置Loading function的Max(KN)和Min(KN)以調(diào)整試驗過程荷載大?。辉O(shè)置Width(ms)以調(diào)整試驗過程中的加載頻率；設(shè)置Sampling interval以調(diào)整取樣間隔時間。

6)在-10℃、4℃、21℃、37℃、54℃條件下，分別進(jìn)行25Hz、10Hz、5Hz、1Hz、0.5Hz、0.1Hz鐘罩波加載方式下的瀝青混合料動態(tài)模量試驗。參照附圖1所示，在試驗過程中，底座(4)上先放置特氟龍橡膠片，再將瀝青混合料試件(3)放置在特氟龍橡膠片上方，最后在試件上方放置特氟龍橡膠片和金屬墊塊(2)。

7)參照附圖1所示，運(yùn)用荷載傳感器(1)和位移傳感器(5)分別得到施加在試件上力值隨時間變化的數(shù)據(jù)和試件軸向變形隨時間變化的數(shù)據(jù)，取最后五個cycle的數(shù)據(jù)，運(yùn)用式(2)～式(16)計算得到瀝青混合料在鐘罩波加載方式下的動態(tài)模量值。

(1)應(yīng)力大小計算

ω₀＝2πf 式(7)

式中，σ_i為時間點i試件所承受的壓應(yīng)力，單位：MPa；F_i為時間點i荷載傳感器的讀數(shù)，單位：KN；A為試件的面積，單位：m²；為平均應(yīng)力，單位：MPa；n為一個周期內(nèi)數(shù)據(jù)取樣點數(shù)；σ_i′為時間點i時的集中應(yīng)力，單位：MPa；A_σ1應(yīng)力同相幅值系數(shù)，單位：MPa；B_σ1為應(yīng)力異相幅值系數(shù)，單位：MPa；ω₀為加載角頻率，單位：rad/sec；f為加載頻率，單位Hz；t_i為時間，單位為sec。|σ^*|為應(yīng)力大小，單位為MPa。

(2)應(yīng)變大小計算式

式中，ε_ji表示j位移傳感器在i時刻的應(yīng)變；Δ_ji為i時刻j位移傳感器的讀數(shù)與初始讀數(shù)之間差值，為j位移傳感器的平均應(yīng)變，ε′_ji為i時刻j位移傳感器的集中應(yīng)變，D_j為j位移傳感器的位移速率，t_i為時間，A_εj1為j位移傳感器的應(yīng)變同相幅值系數(shù)，B_εj1為j位移傳感器的應(yīng)變異相幅值系數(shù)，為j位移傳感器應(yīng)變的大小，為位移傳感器的平均應(yīng)變，m為位移傳感器個數(shù)。

(3)每個頻率下動態(tài)模量值計算

式中，|E^*|為動態(tài)模量值，單位：MPa。