沥青混合料动态模量预估模型研究进展

来源期刊：材料导报2018年第13期

论文作者：杨小龙 申爱琴 郭寅川 赵学颖 吕政桦

文章页码：2230 - 2240

关键词：沥青混合料;动态模量;预估模型;适用性;离散元方法;

摘    要：由于沥青路面结构受到车辆荷载、环境等因素的不断变化作用,它的实际工作状态与静态体系在材料性质等方面存在较大差距。因此,针对动态荷载作用下沥青路面结构的动态参数和动力特性的研究十分必要。沥青混合料动态模量是沥青路面设计的重要参数之一,通过室内试验测得沥青混合料不同温度、频率下的动态模量,然后绘制主曲线,可准确预测不同温度、频率及极端条件下沥青混合料的动态模量。然而,目前沥青混合料模量测试方法复杂、试验成本较高,因此寻求简便的方法获得或预估沥青混合料的模量成为近年来研究的热点。为此,已有众多学者针对沥青混合料动态模量预估模型进行了研究。典型的预估模型包括Witczak 1-37A模型、NCHRP 1-40D模型和Hirsch模型等,尽管这些模型是在大量试验数据的基础上拟合得到,但由于世界不同地区的材料、试验方法、环境条件等存在差异,致使三种经验预估模型在不同地区的适用性也不尽相同。与此同时,随着计算机技术的发展,研究人员逐渐从微观角度建立模型来预测混合料的动态模量,而在沥青混合料数值模拟方面,离散元法（DEM）具有其他数值模拟方法无可比拟的优势。在典型预估模型的适用性方面,国外针对沥青混合料动态模量的预估做了大量研究,对几种典型的动态模量预估模型的适用性进行了系统分析,并提出了具体的修正模型。但目前我国在预估模型方面的研究只集中于个别省份和地区,而全国范围内沥青混合料动态模量的综合测试较少,缺乏有效的预估模型基础数据,因此针对我国不同地区沥青混合料动态模量的预估模型有待进一步深入研究。在沥青混合料细观模型方面,基于CT图像处理技术的离散元仿真试验,可建立以真实试件为依据的虚拟几何模型,其中集料形状、分布以及空隙特征都可与实际情况一致,从而进行良好的虚拟仿真试验。本文归纳了沥青混合料动态模量预估模型的研究进展,分别对沥青混合料动态模量预估模型以及各预估模型在不同地区的适应性进行了分析,并介绍了基于DEM的动态模量预测方法。最后,分析了沥青混合料动态模量预估模型研究面临的问题并展望了其应用前景,以期为沥青混合料动态模量预估模型在我国沥青路面设计中的研究和应用提供参考。