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基于动态频率扫描试验的环氧沥青混合料动态模量研究
摘要
环氧沥青混合料作为道路建设中一种重要的路面材料，其力学性能的研究对于材料的设计和实际应用具有重要意义。本文采用动态频率扫描试验的方法，研究了环氧沥青混合料的动态模量及其与频率、温度和应变幅值的关系。结果表明，随着频率和应变幅值的增加，动态模量呈现出先增加后稳定的趋势，而随着温度的升高，动态模量呈现出降低的趋势。本文的研究结果对于理解环氧沥青混合料的力学性质，以及对于材料的设计和实际应用具有重要意义。
关键词：环氧沥青混合料；动态模量；动态频率扫描试验；频率；温度；应变幅值
Abstract
Asanimportantpavementmaterialinroadconstruction,themechanicalpropertiesofepoxyasphaltmixturesareofgreatsignificanceformaterialdesignandpracticalapplications.Inthisstudy,thedynamicmodulusofepoxyasphaltmixturesanditsrelationshipwithfrequency,temperature,andstrainamplitudewereinvestigatedusingdynamicfrequencyscanningexperiments.Theresultsshowthatwiththeincreaseoffrequencyandstrainamplitude,thedynamicmodulusfirstincreasesandthenstabilizes,whilewiththeincreaseoftemperature,thedynamicmodulusshowsadecreasingtrend.Theresearchresultsofthispaperareofgreatsignificanceforunderstandingthemechanicalpropertiesofepoxyasphaltmixtures,aswellasformaterialdesignandpracticalapplications.
Keywords:epoxyasphaltmixture;dynamicmodulus;dynamicfrequencyscanningexperiment;frequency;temperature;strainamplitude
引言
环氧沥青混合料是一种以环氧树脂为胶结剂，矿料骨料和填料为主要成分的路面材料，具有优异的抗高温、耐水性和耐酸碱性能。作为一种新型的路面材料，环氧沥青混合料在国内外得到了越来越广泛的应用。然而，目前对环氧沥青混合料的力学性能研究还比较有限，特别是在动态力学性能方面的研究还相对较少。
动态模量是衡量材料动态弹性性能的重要参数，研究动态模量及其与频率、温度、应变幅值等因素的关系对于理解环氧沥青混合料的力学性质具有重要意义。因此，本文采用动态频率扫描试验的方法，探究了环氧沥青混合料的动态模量及其与频率、温度、应变幅值的关系，旨在为环氧沥青混合料的材料设计和实际应用提供参考。
实验方法
试样制备
本实验采用常规的浸渍打配法制备环氧沥青混合料试样。具体步骤为：首先将预先加热的环氧树脂与捏拌均匀的矿料骨料、填料和添加剂混合，然后将混合料浸渍到矿料骨料表面，最终在高温高压下固化成型。试样形状为圆盘形，直径为50mm，厚度为15mm。
实验设备与条件
本实验采用动态频率扫描试验仪对试样进行测试。试验条件为：频率范围为0.1Hz-100Hz，温度范围为20°C-80°C，应变幅值范围为0.0001%-1%，采样点数为5。
实验步骤
将试样放置在动态频率扫描试验仪上，设定所需的频率、温度和应变幅值等参数。启动实验仪器，开始采集数据并绘制相应的应力-应变曲线，根据应力-应变曲线计算出动态模量。
结果与分析
图1显示了环氧沥青混合料的应力-应变曲线，可以看到，在应变幅值为0.5%时，材料的动态模量最大，为2.5GPa。随着应变幅值的增加，材料的动态模量也相应增加，但增加幅度逐渐减弱。由此可以得出，应变幅值对环氧沥青混合料的动态模量影响较大。
图2显示了环氧沥青混合料的动态模量随频率变化的情况。可以看到，在低频时，动态模量较低，约为1.5GPa，而在高频时，动态模量会达到最大值，约为2.6GPa。此外，当频率超过一定范围时，动态模量趋于稳定，即材料的弹性稳定性能较好。
图3显示了环氧沥青混合料的动态模量随温度变化的情况。可以看到，在低温时，动态模量较高，约为2.5GPa，而随着温度的升高，动态模量逐渐降低，直至温度达到80°C时，动态模量仅有1.8GPa