CN111537550A - 一种水泥沥青复合胶结料材料配比的设计方法 - Google Patents

一种水泥沥青复合胶结料材料配比的设计方法 Download PDF

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Abstract

一种水泥沥青复合胶结料材料配比的设计方法，属于工程材料技术领域，步骤如下：对冻融循环后的试件进行蠕变试验及蠕变恢复试验得到蠕变柔量及蠕变恢复柔量；对蠕变柔量及蠕变恢复柔量试验曲线进行拟合，得到E(n)及η(n)；将E(n)及η(n)分别代入ST(n)＝1‑E(n)/E(0)、SN(n)＝1‑η(n)/η(0)，得到ST(n)及SN(n)；绘制(n，ST(n))(n，SN(n))数据点并分别拟合曲线，得到曲线分离点对应的冻融循环次数Ni；将不同质量比的试件分别重复以上步骤，得到不同质量比的Ni值，以质量比ai为横坐标、Ni为纵坐标绘制(ai，Ni)数据点并拟合曲线，曲线极值点对应的a值为最终配比，上述水泥沥青复合胶结料的配比设计，有效提高材料的冻融耐久性。

Description

一种水泥沥青复合胶结料材料配比的设计方法
技术领域
本发明涉及工程材料技术领域，具体涉及一种水泥沥青复合胶结料材料配比的设计方法。
背景技术
水泥沥青复合胶结料在交通基础设施中有着广泛的应用。以水泥沥青复合材料作为胶结料的工程材料包括水泥沥青复合砂浆、水泥沥青复合混凝土、半柔性基层材料、桥面铺装材料、路面养护材料、沥青混凝土冷再生材料等。这些材料在铁路、公路、桥梁、机场等交通基础设施建设中有着广泛的应用。
水泥沥青复合胶结料主要由水泥和乳化沥青拌和而成，通过水泥的水化及乳化沥青的破乳胶结形成一定强度的复合胶结料，满足服役性能要求。在水泥沥青复合胶结料内存在一定数量的自由水，同时水泥沥青复合胶结料具有一定的孔隙结构，具有一定的吸水性能。在温度降低的情况下，水泥沥青复合胶结料内部的自由水会结冰冻胀，在正负温交替作用下，水泥沥青复合胶结料内部的自由水往复结冰融化，从而带来严重的冻融损伤问题，严重影响到水泥沥青复合胶结料使用性能。
水泥沥青复合胶结料的冻融耐久性问题是其在寒区应用所面临的关键问题。水泥沥青复合胶结料冻融耐久性与水泥和乳化沥青的材料配比密切相关。目前对于水泥沥青复合胶结料材料配比的设计，没有充分考虑水泥沥青复合胶结料的冻融耐久性要求，导致此种材料的冻融耐久性较差，不能较好的满足该材料在寒区的使用性能要求。
发明内容
本发明的目的是基于水泥沥青复合胶结料的冻融耐久性，提出一种水泥沥青复合胶结料材料配比的设计方法。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种水泥沥青复合胶结料材料配比的设计方法，包括以下步骤：
步骤一：将水泥与乳化沥青按照确定的质量比拌和，制作水泥沥青复合胶结料试件；
步骤二：将所述试件进行冻融循环试验；
步骤三：对冻融循环后的试件进行蠕变试验及蠕变恢复试验得到蠕变柔量及蠕变恢复柔量；
步骤四：根据黏弹性力学原理，建立黏弹性力学模型，所述黏弹性力学模型包括弹簧元件I、弹簧元件II、黏壶元件I和黏壶元件II，所述弹簧元件II与黏壶元件II并联，然后与所述弹簧元件I和黏壶元件I串联，
所述黏弹性力学模型的蠕变柔量公式为
J(t)＝1/E+1/E1+t/η-exp(-E1tr/η1)/E1，
蠕变恢复柔量公式为
J(t)＝exp(-E1tr/η1)/E1-exp(-E1((t0)r-(t-t0)r)/η1)/E1，
式中：E-弹簧元件I的常数，代表材料的弹性性能；η-黏壶元件I的常数，代表材料的黏性性能；E1-弹簧元件II的常数；η1-黏壶元件II的常数；r-黏壶元件II的常数；t-时间；t0-蠕变试验的结束时间；
利用所述蠕变柔量公式和蠕变恢复柔量公式分别对蠕变柔量及蠕变恢复柔量试验曲线进行拟合，得到参数E(n)及η(n)，其中n表示冻融循环的次数；
步骤五：将步骤四计算得到的E(n)及η(n)分别代入到公式ST(n)＝1-E(n)/E(0)、SN(n)＝1-η(n)/η(0)中得到对应的ST(n)及SN(n)值；
步骤六：绘制(n，ST(n))及(n，SN(n))数据点，利用二次函数分别对(n，ST(n))及(n，SN(n))数据点进行拟合，得到(n，ST(n))的拟合函数和(n，SN(n))的拟合函数，绘制(n，ST(n))的拟合函数曲线和(n，SN(n))的拟合函数曲线，根据函数值相等得到两条拟合函数曲线的曲线分离点，所述曲线分离点所对的横坐标即为对应的冻融循环次数Ni；
步骤七：将水泥与乳化沥青的质量比呈依次递增的水泥沥青复合胶结料试件分别重复步骤一至步骤六，得到不同材料配比的Ni值，以水泥与乳化沥青的材料配比ai为横坐标、曲线分离点对应的冻融循环次数Ni为纵坐标绘制(ai，Ni)的数据点，利用三次函数对(ai，Ni)的数据点进行拟合，得到三次函数的表达式，求解三次函数极值点对应的自变量值，该值即为水泥与乳化沥青的最终配比。
本发明的有益效果在于：基于水泥沥青复合胶结料的弹性与黏性性能同步冻融损伤的角度进行材料配比的设计，可以避免材料的弹性或者黏性的某一性能随冻融作用的损伤过快而使材料过早失效。通过这种方法进行水泥沥青复合胶结料的配比设计，可以有效提高材料的冻融耐久性。
附图说明
图1是黏弹性力学模型；
图2是蠕变及蠕变恢复试验的加载模式；
图3是水泥与乳化沥青的质量比a1＝0.2、冻融循环0次的试件蠕变柔量及蠕变恢复柔量曲线拟合示意图；
图4是水泥与乳化沥青的质量比a1＝0.2的试件(n，ST(n))及(n，SN(n))的曲线拟合示意图；
图5是(ai，Ni)的曲线拟合示意图。
图中：1、弹簧元件Ⅰ，2、黏壶元件Ⅰ，3、弹簧元件Ⅱ，4、黏壶元件Ⅱ
具体实施方式
下面结合本发明附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
具体实施方式一
水泥沥青复合胶结料的材料性能主要包括两个方面，即弹性和黏性。弹性使水泥沥青复合胶结料具有一定的抵抗载荷的能力，黏性使水泥沥青复合胶结料具有一定的流动变形能力。水泥沥青复合胶结料必须同时具有必要的弹性和黏性，才能很好的满足使用性能的要求。
冻融循环作用会导致水泥沥青复合胶结料的性能损伤，对其弹性及黏性性能都会产生影响。但是冻融循环对弹性及黏性的影响程度是不同的，即冻融循环对水泥沥青复合胶结料的弹性及黏性的影响具有差异性。如果这种差异性太大的话，就会使得水泥沥青复合胶结料的弹性或者黏性随冻融的进行损伤过大，而不能满足使用性能的要求；冻融循环导致的弹性损伤与黏性损伤的差异性与水泥沥青复合胶结料的材料配比相关。通过合理的材料设计，可以使得冻融循环引起的弹性损伤与黏性损伤差异性减小，即随着冻融循环次数的增加，弹性损伤与黏性损伤可以保持同步。反过来，基于弹性损伤与黏性损伤的同步性与材料配比的关系，就可以进行水泥沥青复合胶结料的材料配比设计。
一种水泥沥青复合胶结料材料配比的设计方法，步骤如下：
步骤一：制作水泥沥青复合胶结料试件
初步选取5个水泥与乳化沥青的质量比呈递增的a1、a2、a3、a4、a5，分别成型试件；每个配比成型18个试件，将水泥与乳化沥青按照确定的比例拌和，然后倒入70.7mm×70.7mm×70.7mm的试模中，3d后拆模，拆模后将试件放到养生室内进行养生，养生时间为28d。
步骤二：进行冻融循环试验
养生28d后，对试件进行冻融循环试验；冻结温度为-20℃，冻结时间为8h，融化温度为20℃，融化时间为4h，完成一次冻融循环；其中冻结的温度、冻结的时间、融化的温度和融化的时间不限于上述的记载，能满足试验的要求即可；对于同一配比的试件，每3个试件为一组进行冻融循环试验，6组试件的冻融循环次数分别为0、4、8、12、16、20次，其中冻融循环的次数不限于上述的记载，能满足试验的要求即可。
步骤三：进行力学性能试验
对冻融循环作用后的试件进行蠕变试验及蠕变恢复试验，试验温度为25℃，蠕变应力为0.01MPa，蠕变试验时间为900s，蠕变恢复试验时间为900s；依据试验结果得到蠕变柔量及蠕变恢复柔量；蠕变及蠕变恢复试验的加载模式如图2所示。
步骤四：水泥沥青复合胶结料弹性及黏性性能参数的获取
根据黏弹性力学原理，建立黏弹性力学模型，所述黏弹性力学模型包括弹簧元件I1、弹簧元件II3、黏壶元件I2和黏壶元件II4，所述弹簧元件II3与黏壶元件II4并联，然后与所述弹簧元件I1和黏壶元件I2串联，如图1所示，该黏弹性力学模型的蠕变柔量
公式为J(t)＝1/E+1/E1+t/η-exp(-E1tr/η1)/E1，
蠕变恢复柔量公式为
J(t)＝exp(-E1tr/η1)/E1-exp(-E1((t0)r-(t-t0)r)/η1)/E1，
公式中：E-弹簧元件I1的常数，代表材料的弹性性能，单位：GPa；η-黏壶元件I2的常数，代表材料的黏性性能，单位：GP·s；E1-弹簧元件II3的常数，单位：GPa；η1-黏壶元件II4的常数，单位：GP·s；r-黏壶元件II4的常数，无量纲；t-时间，单位：s；t0-蠕变试验的结束时间；依据以上试验方案，t0＝900s。
利用以上蠕变柔量公式及蠕变恢复柔量公式分别对不同材料配比、不同冻融循环次数后的蠕变试验及蠕变恢复试验得到的蠕变柔量及蠕变恢复柔量试验曲线进行拟合分析，分别得到公式中的参数E及η的数值；为了区分不同冻融循环次数情况下的E及η，在材料配比一定的情况下，用E(n)及η(n)分别表示冻融循环次数为n次时，通过以上分析得到对应的E及η的值；其中，n＝0、4、8、12、16、20，n＝0时表示未经过冻融循环作用。
步骤五：计算冻融循环作用下弹性损伤及黏性损伤的表征参数
在同一配比情况下，随着冻融循环次数的增加，参数E及η会减小，通过E及η随冻融循环次数的变化，可以分别描述冻融循环导致的水泥沥青复合胶结料的弹性性能及黏性性能的损伤情况；引入如下公式ST(n)＝1-E(n)/E(0)，SN(n)＝1-η(n)/η(0)(n代表冻融循环次数)，ST(n)及SN(n)随冻融循环次数n的变化可以表征水泥沥青复合胶结料的弹性性能及黏性性能的损伤发展情况；因此用ST(n)及SN(n)作为水泥沥青复合胶结料的弹性性能及黏性性能冻融损伤程度的表征参数；将步骤四中得到的E(n)及η(n)，代入到上述公式中，可以得到冻融循环次数n对应的ST(n)及SN(n)值。
步骤六：水泥与乳化沥青配比的确定
在水泥与乳化沥青配比一定的情况下，在同一图中分别绘出(n，ST(n))及(n，SN(n))的数据点，利用二次函数y＝αx2+βx+γ(x代表冻融循环次数n，y代表ST(n)或SN(n)，α、β、γ为待定系数)分别对(n，ST(n))及((n，SN(n))数据点进行拟合，得到两条二次函数曲线。当冻融循环次数n较少时，两条曲线初始阶段接近或者重合，表示当冻融循环次数较少时，弹性性能损伤与黏性性能损伤同步，二者的损伤程度相同；随着冻融循环次数n的增加，两条曲线开始分离，并且差别越来越大，表示当冻融循环次数进一步增加时，弹性性能损伤与黏性性能损伤不再保持同步，其中一种性能的损伤程度超过了另一种性能的损伤程度。两条曲线的曲线分离点对应的冻融循环次数与水泥与乳化沥青的配比有关；通过两条曲线的函数表达式，可以求出两条曲线的交点对应的冻融循环次数，即得到两条曲线的曲线分离点对应的冻融循环次数Ni。这样可以分别得到5个配比情况下对应的Ni值，进而可以得到一组数据(ai，Ni)(i＝1，2，3，4，5)，以水泥与乳化沥青的配比ai为横坐标、曲线分离点对应的冻融循环次数Ni为纵坐标，绘出数据点(ai，Ni)，利用三次函数y＝δx3+εx2+θx+μ(x代表水泥与乳化沥青配比ai，y代表冻融循环次数Ni，δ、ε、θ、μ为待定系数)对(ai，Ni)数据点进行拟合，得到三次函数y＝δx3+εx2+θx+μ表达式，通过求解该函数的极值点，即可以得到极值点对应的x值，该值即为水泥与乳化沥青的最终配比a。
实施例1
一种水泥沥青复合胶结料的材料配比设计方法，步骤如下：
步骤一：制作水泥沥青复合胶结料试件
初步选取5个水泥与乳化沥青的质量比：a1＝0.2、a2＝0.6、a3＝1.0、a4＝1.4、a5＝1.8，分别成型试件，每个配比成型18个试件。将水泥与乳化沥青按照确定的比例拌和，然后倒入70.7mm×70.7mm×70.7mm的试模中，3d后拆模，拆模后将试件放到养生室内进行养生，养生时间为28d。
步骤二：进行冻融循环试验
养生28后，对试件进行冻融循环试验。冻结温度为-20℃、冻结时间为8h，融化温度为20℃、融化时间为4h，完成一次冻融循环；对于同一配比的试件，每3个试件为一组进行冻融循环，6组试件的冻融循环次数分别为0、4、8、12、16、20次。
步骤三：进行力学性能试验
对冻融循环作用后的试件进行蠕变试验及蠕变恢复试验，试验温度为25℃，蠕变应力为0.01MPa，蠕变试验时间为900s，蠕变恢复试验时间为900s，依据结果得到蠕变柔量及蠕变恢复柔量。
步骤四：水泥沥青复合胶结料弹性及黏性性能参数的获取
利用蠕变柔量公式J(t)＝1/E+1/E1+t/η-exp(-E1tr/η1)/E1及蠕变恢复柔量公式J(t)＝exp(-E1tr/η1)/E1-exp(-E1((t0)r-(t-t0)r)/η1)/E1，分别对蠕变柔量及蠕变恢复柔量试验曲线进行拟合，得到公式中的参数E及η；例如当材料配比a1＝0.2、冻融循环次数为0时，对曲线的拟合结果如图3所示，拟合后可以得到公式中的参数值E＝1.8GPa，η＝400GP·s；同理，对其它冻融循环次数下的试验数据进行同样的拟合，相应的可以得到对应的E及η；这样对于材料配比a1＝0.2时，通过以上的拟合过程，可以分别得到冻融循环次数为0、4、8、12、16、20次时的E及η值，可分别表示为E(0)＝1.800GPa、η(0)＝400GP·s，E(4)＝1.512GPa、η(4)＝328GP·s，E(8)＝1.314GPa、η(8)＝300GP·s，E(12)＝1.152GPa、η(12)＝276GP·s，E(16)＝1.008GPa、η(16)＝260GP·s，E(20)＝0.900GPa、η(20)＝248GP·s；重复以上过程，类似的可以得到其它四个材料配比在不同冻融循环次数下相应的E及η值。
步骤五：计算冻融循环作用下弹性损伤及黏性损伤的表征参数
将以上计算得到E(n)及η(n)代入到公式ST(n)＝1-E(n)/E(0)、SN(n)＝1-η(n)/η(0)中得到对应的ST(n)及SN(n)值；例如当材料配比a1＝0.2时，将E(0)＝1.800GPa、η(0)＝400GP·s，E(4)＝1.512GPa、η(4)＝328GP·s，E(8)＝1.314GPa、η(8)＝300GP·s，E(12)＝1.152GPa、η(12)＝276GP·s，E(16)＝1.008GPa、η(16)＝260GP·s，E(20)＝0.900GPa、η(20)＝248GP·s分别代入公式ST(n)及SN(n)，可以得到ST(0)＝0、SN(0)＝0，ST(4)＝0.16、SN(4)＝0.18，ST(8)＝0.27、SN(8)＝0.25，ST(12)＝0.36、SN(12)＝0.31，ST(16)＝0.44、SN(16)＝0.35，ST(20)＝0.50、SN(20)＝0.38。
步骤六：水泥与乳化沥青配比的确定
绘制(n，ST(n))及(n，SN(n))数据点，利用二次数函数分别对(n，ST(n))及(n，SN(n))的数据点进行拟合，得到(n，ST(n))的拟合函数曲线及(n，SN(n))的拟合函数曲线，通过拟合函数求解两条拟合函数曲线的曲线分离点对应的冻融循环次数Ni(四舍五入后取整)。例如当材料配比a1＝0.2时，可以分别得到(n，ST(n))及(n，SN(n))各5个数据点。(n，ST(n))分别为(0，0)、(4，0.16)、(8，0.27)、(12，0.36)、(16，0.44)、(20，0.50)；(n，SN(n))分别为(0，0)、(4，0.18)、(8，0.25)、(12，0.31)、(16，0.35)、(20，0.38)。将以上10个数据点绘制在同一坐标系下，利用二次函数y＝αx2+βx+γ分别对(n，ST(n))及(n，SN(n))的数据点进行拟合，得到两个二次函数，分别为：y＝-0.0007x2+0.0383x+0.0064、y＝-0.001x2+0.0371x+0.0168，令两个函数的y值相等，可以得到x＝4.21，对4.21进行四舍五入后取整，即得到两条曲线分离点对应的冻融循环次数为N1＝4，如图4所示。同样的方式可以得到其它材料配比(a2＝0.6、a3＝1.0、a4＝1.4、a5＝1.8)时的曲线分离点对应的冻融循环次数Ni(四舍五入后取整)。当材料配比为a2＝0.6、a3＝1.0、a4＝1.4、a5＝1.8时，假定通过上述方法得到的曲线分离点对应的冻融循环次数Ni分别为N2＝18、N3＝19、N4＝14、N5＝6。以水泥与乳化沥青的材料配比ai为横坐标、曲线分离点对应的冻融循环次数Ni为纵坐标绘制数据点(ai，Ni)，利用三次函数y＝δx3+εx2+θx+μ对(ai，Ni)数据点进行拟合，得到三次函数的表达式为：y＝13.021x3-61.384x2+76.622x-8.9161，求解该函数极值点对应的x值，为此对该函数求一阶导数并令其等于0，得到39.063x2-122.768x+72.622＝0，求该式的解可以得到x＝0.86，即水泥与乳化沥青的最终配比a＝0.86，如图5所示。

Claims (6)

1.一种水泥沥青复合胶结料材料配比的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将水泥与乳化沥青按照确定的质量比拌和，制作水泥沥青复合胶结料试件；
步骤二：将所述试件进行冻融循环试验；
步骤三：对冻融循环后的试件进行蠕变试验及蠕变恢复试验得到蠕变柔量及蠕变恢复柔量；
步骤四：根据黏弹性力学原理，建立黏弹性力学模型，所述黏弹性力学模型包括弹簧元件I、弹簧元件II、黏壶元件I和黏壶元件II，所述弹簧元件II与黏壶元件II并联，然后与所述弹簧元件I和黏壶元件I串联，
所述黏弹性力学模型的蠕变柔量公式为
J(t)＝1/E+1/E1+t/η-exp(-E1tr/η1)/E1，
蠕变恢复柔量公式为
J(t)＝exp(-E1tr/η1)/E1-exp(-E1((t0)r-(t-t0)r)/η1)/E1，
式中：E-弹簧元件I的常数，代表材料的弹性性能；η-黏壶元件I的常数，代表材料的黏性性能；E1-弹簧元件II的常数；η1-黏壶元件II的常数；r-黏壶元件II的常数；t-时间；t0-蠕变试验的结束时间；
利用所述蠕变柔量公式和蠕变恢复柔量公式分别对蠕变柔量及蠕变恢复柔量试验曲线进行拟合，得到参数E(n)及η(n)，其中n表示冻融循环的次数；
步骤五：将步骤四计算得到的E(n)及η(n)分别代入到公式ST(n)＝1-E(n)/E(0)、
SN(n)＝1-η(n)/η(0)中得到对应的ST(n)及SN(n)值；
步骤六：绘制(n，ST(n))及(n，SN(n))数据点，利用二次函数分别对(n，ST(n))及(n，SN(n))数据点进行拟合，得到(n，ST(n))的拟合函数和(n，SN(n))的拟合函数，绘制(n，ST(n))的拟合函数曲线和(n，SN(n))的拟合函数曲线，根据函数值相等得到曲线分离点，所述曲线分离点所对的横坐标即为对应的冻融循环次数Ni；
步骤七：将水泥与乳化沥青的质量比呈依次递增的水泥沥青复合胶结料试件分别重复步骤一至步骤六，得到不同材料配比的Ni值，以水泥与乳化沥青的材料配比ai为横坐标、曲线分离点对应的冻融循环次数Ni为纵坐标绘制(ai，Ni)的数据点，利用三次函数对(ai，Ni)的数据点进行拟合，得到三次函数的表达式，求解三次函数极值点对应的自变量值，该值即为水泥与乳化沥青的最终配比。
2.根据权利要求1所述的一种水泥沥青复合胶结料材料配比的设计方法，其特征在于：步骤一中，将拌和后的水泥与乳化沥青倒入试模中，3d后拆模，然后放入养生室内养生28d。
3.根据权利要求1所述的一种水泥沥青复合胶结料材料配比的设计方法，其特征在于：试件的尺寸为70.7mm×70.7mm×70.7mm。
4.根据权利要求1所述的一种水泥沥青复合胶结料材料配比的设计方法，其特征在于：步骤二中，冻结温度为-20℃、冻结时间为8h，融化温度为20℃、融化时间为4h，完成一次冻融循环。
5.根据权利要求1所述的一种水泥沥青复合胶结料材料配比的设计方法，其特征在于：步骤二中，对于同一配比的试件，冻融循环次数分别为0、4、8、12、16、20次。
6.根据权利要求1所述的一种水泥沥青复合胶结料材料配比的设计方法，其特征在于：步骤三中，所述蠕变试验和蠕变恢复试验的温度均为25℃，蠕变应力为0.01MPa，蠕变试验时间为900s，蠕变恢复试验时间为900s。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113267406A (zh) * 2021-07-12 2021-08-17 哈尔滨工业大学 基于抗裂性能的水泥沥青复合胶结混合料的材料设计方法
CN113433304A (zh) * 2021-06-24 2021-09-24 哈尔滨工业大学 沥青自愈合性能的测试和评价方法
CN115479884A (zh) * 2022-09-01 2022-12-16 哈尔滨工业大学 考虑冻融及老化对沥青混合料性能影响的试验及评价方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101161703A (zh) * 2007-09-21 2008-04-16 哈尔滨工业大学 橡胶颗粒沥青混合料组成材料配合比范围的确定方法
US20120016601A1 (en) * 2005-07-05 2012-01-19 Ohio University Method and system for determining properties of an asphalt material
CN103902840A (zh) * 2014-04-17 2014-07-02 西达（无锡）生物科技有限公司 一种提高淀粉浆膜性能的方法
CN105067452A (zh) * 2015-08-21 2015-11-18 哈尔滨工业大学 一种获得沥青材料物理硬化性能评价指标的方法
CN108846143A (zh) * 2018-03-26 2018-11-20 哈尔滨工业大学 一种基于综合数据优化准则的沥青黏弹模型参数辨识方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120016601A1 (en) * 2005-07-05 2012-01-19 Ohio University Method and system for determining properties of an asphalt material
CN101161703A (zh) * 2007-09-21 2008-04-16 哈尔滨工业大学 橡胶颗粒沥青混合料组成材料配合比范围的确定方法
CN103902840A (zh) * 2014-04-17 2014-07-02 西达（无锡）生物科技有限公司 一种提高淀粉浆膜性能的方法
CN105067452A (zh) * 2015-08-21 2015-11-18 哈尔滨工业大学 一种获得沥青材料物理硬化性能评价指标的方法
CN108846143A (zh) * 2018-03-26 2018-11-20 哈尔滨工业大学 一种基于综合数据优化准则的沥青黏弹模型参数辨识方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LI YUNLIANG 等: "Effects of freeze-thaw on dynamic mechanical behavior of cement mulsified asphalt composite binder", 《CONSTRUCTION AND BUILDING MATERIALS》 *
骆沛东: "水泥沥青复合胶结料冻融损伤特性研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113433304A (zh) * 2021-06-24 2021-09-24 哈尔滨工业大学 沥青自愈合性能的测试和评价方法
CN113433304B (zh) * 2021-06-24 2022-03-29 哈尔滨工业大学 沥青自愈合性能的测试和评价方法
CN113267406A (zh) * 2021-07-12 2021-08-17 哈尔滨工业大学 基于抗裂性能的水泥沥青复合胶结混合料的材料设计方法
CN113267406B (zh) * 2021-07-12 2022-05-17 哈尔滨工业大学 基于抗裂性能的水泥沥青复合胶结混合料的材料设计方法
CN115479884A (zh) * 2022-09-01 2022-12-16 哈尔滨工业大学 考虑冻融及老化对沥青混合料性能影响的试验及评价方法

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