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沥青混合料的黏弹性能

沥青混合料具有依赖温度和荷载作用时间的黏弹性状，这种特性直接影响着路面的使用性能，尤其是高温车辙和低温开裂。为了设计性能优越的沥青混合料以提高路面的使用寿命，国内外学者对沥青混合料的黏弹性能进行了大量研究。

沥青混合料的黏弹性参数是表征其黏弹性能的重要标志。在早期的研究中，由于缺乏专门的设备来有效地测定和计算沥青混合料的黏弹性参数，常用图解法来预估其性能参数，即50年代中期Vanderpoel建立了估算各类沥青在较大范围温度和荷载作用时间条件下的劲度模量诺漠图[i]。随着研究的深入及试验设备条件的提高，研究人员更多的采用试验方法来确定其黏弹性参数。目前，试验方法主要分为：蠕变试验、松弛试验和动态模量试验[ii]。为了更方便于工程应用及力学分析，一些学者开始将流变学理论应用于沥青混合料的黏弹性研究。

MonismithC.L.应用流变理论对沥青混合料的黏弹性能进行研究，证实可以用四参量黏弹性流体Burgers模型来模拟沥青混合料的黏弹性质[iii]。AntoniSzydlo通过蠕变试验获得Burgers模型参数，应用有限元方法对路面车辙进行预估，分析结果得出其中两个参数值对沥青混合料的车辙深度起着至关重要的作用[iv]。A.R.Abbas应用广义Maxwell模型表征沥青混合料的剪切性能，并用试验结果对模型适用性进行了验证[v]。

在国内，长沙理工大学郑健龙等人对沥青混合料黏弹性参数的研究较为深入。1995年，郑健龙应用Burgers模型来描述沥青混合料的黏弹性动态特性，通过引入指数型损伤函数，提出了应用该模型分析沥青混合料疲劳过程的方法[vi]。郑健龙(1996)通过裂缝梁纯弯曲试验来研究沥青混合料的延迟开裂性能，结果表明：沥青混合料具有黏弹性流体特征，裂缝在沥青混合料中的扩展表现出明显的黏弹塑性断裂特征，且证实研究沥青混合料断裂参数时，简单热流变材料的本构模型依然适用[vii]。周志刚、郑建龙等(2001)采用Burgers模型来模拟直接拉伸试验下沥青混合料的黏弹性特性，提出了黏弹性参数确定的非线性规划数学模型，并给出该数学模型的Liebenberg-Marquardt求解方法[viii]。郑健龙等(2004)针对不同温度条件下沥青混合料的应力松弛特征开展了试验研究，并应用热流变简单材料的时温等效原理对试验结果进行了分析和参数拟合，以此提出了一种描述变温条件下沥青混合料温度应力松弛特性的热黏弹性本构模型，并通过温度收缩应力试验

的模拟对该模型的合理性进行了验证[ix]。郑健龙、吕松涛等(2004,2005)采用广义Maxwell模型来模拟沥青混合料的松弛性能，用累计耗散能分析沥青混合料的疲劳破坏、累计耗散能与疲劳寿命之间的关系，并简要说明了累积耗散能的求解方法[x-xi]。

Burgers模型可以用来描述沥青混合料的黏弹性能，但该模型并不能反映沥青混合料黏滞度随加载时间的延长而增大的固结效应，针对此缺陷，徐世法[xii]对Burgers模型进行修正，提出了能够精确表征沥青混合料变形特征的“四单元、五参数”模型。但由于修正模型参数确定较为复杂、蠕变与松弛形式转换存在困难，在研究中应用较少。

近年来，为了使模型更好地反映沥青混合料的黏弹性特征，一些学者考虑了非线

性和疲劳损伤等影响因素，建立了沥青混合料的非线性、疲劳损伤等黏弹性模型

[xiii-xiv]，虽然这些模型拟合结果更为准确，但模型中部分参数力学意义并不明确，

参数确定较为复杂且存在一定的局限性，不便于工程应用。

日本土木学会著,方萍译,沥青混合料的线性黏弹性特性模型[J].国外公路,1998,18(4):46-50.

王旭东,沙爱民,许志鸿.沥青路面材料动力性能与动态参数[M].北京:人民交通出版社,2002.

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AntoniSzydlo，PiotrMackiewicz.Asphaltmixesdeformationsensitivitytochangeinrheologicalparameter[sJ].Journalofmaterialin

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A.R.Abbas，A.T.Papagiannakis，E.A.Masad.Linea