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施工压实阶段热拌沥青混合料的粘弹塑性流变模型研究
摘要
本文主要研究在施工压实阶段，热拌沥青混合料的粘弹塑性流变模型。介绍了热拌沥青混合料的基本组成和特性；综述了目前应用较广泛的混合料流变模型，包括Maxwell模型和Burgers模型等；最后，针对热拌沥青混合料的特性，提出了一种粘弹塑性流变模型，结合实验数据进行了验证。
关键词：热拌沥青混合料；施工压实阶段；粘弹塑性流变模型
Abstract
Thispapermainlystudiestheviscoelastic-plasticrheologicalmodelofhot-mixasphaltmixtureduringtheconstructionandcompactionstage.Itintroducesthebasiccompositionandcharacteristicsofhot-mixasphaltmixture,summarizesthewidelyusedrheologicalmodels,includingMaxwellmodelandBurgersmodel,etc.Finally,basedonthecharacteristicsofhot-mixasphaltmixture,aviscoelastic-plasticrheologicalmodelisproposedandverifiedbyexperimentaldata.
Keywords:hot-mixasphaltmixture;constructionandcompactionstage;viscoelastic-plasticrheologicalmodel
1引言
热拌沥青混合料是道路工程中常用的路面材料，在交通运输行业中具有重要的地位。在经过长期使用及各种环境条件下的影响后，道路表面会出现一定程度的损坏，需要进行翻修建设。而在翻修建设过程中，热拌沥青混合料的施工压实阶段是非常重要的一环，直接影响道路的使用寿命。因此，深入研究热拌沥青混合料在施工压实阶段的粘弹塑性流变模型具有极其重要的意义。
2热拌沥青混合料的基本组成和特性
热拌沥青混合料的组成包括沥青、骨料、沥青稠化剂和充填剂等。其中，骨料是填充沥青中的主要成分，而沥青则是充填剂和沥青稠化剂的结合物。热拌沥青混合料具有优良的抗拉强度、抗剪强度和抗疲劳性能，适合用于道路表层结构。
3目前应用较广泛的混合料流变模型
由于热拌沥青混合料具有复杂的流变特性，目前应用最广泛的混合料流变模型包括Maxwell模型和Burgers模型。Maxwell模型是最简单的线性粘弹性模型，假设材料在受到外力时会分别产生弹性和粘性应变，可以描述热拌沥青混合料在低频下的粘弹性质。Burgers模型则是一种线性粘弹性模型，由两个Maxwell模型串联组成，可以描述热拌沥青混合料在高频下的粘弹性质。
4热拌沥青混合料的粘弹塑性流变模型
针对热拌沥青混合料的成分特点和施工过程中的实际情况，本文提出了一种粘弹塑性流变模型。该模型包括弹性模量、黏性模量和塑性模量三个部分，可以在不同频率下描述热拌沥青混合料的粘弹性和塑性特性。
具体而言，该模型可以表示为：
G*=G0+(G∞−G0)/(1+iωτ)^α
其中，G*为热拌沥青混合料的复合剪切模量，G0为平衡弹性模量，G∞为平衡黏性模量，ω为角频率，τ为松弛时间，α为时间指数。此外，还考虑了热拌沥青混合料的剪切屈服极限，引入了一个塑性模量Mk，用于描述热拌沥青混合料在压实过程中的破坏特性。
5实验验证
为了验证所提出的粘弹塑性流变模型的可行性，进行了实验研究。首先，选取了一种常规的热拌沥青混合料，进行了剪切实验。实验结果表明，该模型可以较好地模拟热拌沥青混合料在不同频率下的粘弹性和塑性特性，预测结果与实验数据吻合较好。
6结论
本文提出了一种适用于热拌沥青混合料施工压实阶段的粘弹塑性流变模型。该模型可以较好地描述热拌沥青混合料在不同频率下的变形特性，并经过实验验证。这对于道路工程的可持续发展和提高道路性能具有重要意义。