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1、累积永久变形量的计算方法及动抗压强度的适用性王文君 1，刘红轲 2（1.中国公路工程咨询集团有限公司 北京 100097；2.山东高速建设集团有限公司 山东省济南市 250000）摘要：目前，动稳定度（DS ）直作为我国沥青混合料高温性能的评价指标，但其不能反映整个使用 过程中的抗永久变形能力，用来评价高温性能存在一定的局限性，因此提出了动抗压强度（DCS ）作为评 价指标。从动抗压强度的概念入手，分析得出其大小取决于累积永久变形量；然后以试验数据为基础，提 出了两种计算累积永久变形量的方法；最后将动抗压强度与动稳定度做对比，论述该指标的优越性与可推 广性。关键词：沥青混合料；高温性能；动稳定
2、度；动抗压强度；级配；累积永久变形；适用性1 动抗压强度定义与公式动抗压强度是基于车辙试验提出的一种新的评价沥青混合料高温性能的指标，其基本含 义为产生单位面积的累积永久变形量所需要施加的动压力的大小，即动压力与累积永久变形 量的比值，它在评价路面的高温性能时兼顾了行车速度、累积变形量和最大永久变形量等多 方面的因素3,4,5，公式如式 1。DCS = DPS 0式 1式中：DCS为动抗压强度（MPa/S）； S0为累积永久变形量（mms）； DP为动压力（N/mm）, 是指在一定碾压频率条件下，整个过程中每产生1mm车辙深度所需要施加的荷载量，其公 式如式 2。式2DP = t x N x
3、P x C x C . d60 1 2 60式中：t6O车辙试验结束时的总时间，min；d6O对应于第60min的最终变形值，mm；60C1试验机类型系数，曲柄连杆驱动加载轮往返运行方式为1.0；C2试件系数，试验室制备的宽300mm的试件为1.0，从路面切割的宽150mm的试件为0.8；N试验轮往返碾压速度，通常为42次/min （21次往返/min）。P橡胶轮施加在车辙板上的荷载，通常为700N。由式2可知，当试验机类型、试件类型以及试验方法确定后，试验一结束，第60min 最终变形值便可得到，则动压力便可直接计算出；因此，结合式 1 可知，动抗压强度大小取 决于累积永久变形量大小，所以计
4、算动抗压强度的关键在于计算累积永久变形量6，本文提出两种计算累积永久变形量S0的方法。2 累积永久变形量的计算方法2.1 Excel 电子表格法Excel 是最基本的一种办公软件，它可以进行各种数据的处理、统计分析和辅助决策等 操作，本文采用其计算累积永久变形量，主要步骤如下：(1)以Microsoft Office Excel方式打开.dat文件(车辙数据存储的目标文件)，如图1。I j Microsoft Excel - E法.xb:芭I文件旧编辑视圏也插入艳：占日必丄弩辽丄晶261矗原始数据T1256125712581259126012610. 069, 0. OCKX 0. OCKX
5、0. 0000.123, o. ooa o ooa o ooo 016& 0 000, 0 000, 0 0060. 207, 0. 000, 0. 000, 0. 0000. 243, 0. OCKX 0. OCKX 0. 0000. 275, 0. OCKX 0. OCKX 0. 0000. 305, 0. 000, 0. 000, 0. 0000. 332, 0. OCKX 0. OCKX 0. 0000. 358, 0. OCKX 0. OCKX 0. 0002. 347, 0. OCKX 0. OCKX 0. 0002. 346, 0. OCKX 0. OCKX 0. 0002. 3
6、46, 0. OCKX 0. OCKX 0. 0002. 347, 0. OCKX 0. OCKX 0. 000 Z :君仁， 廈始数据图 1 车辙原始数据 .dat 文件示意图 将A列数据复制到P列，点击“编辑”一“替换”“查找内容”俞入0000,0000,0000” 替换为“”，结果如图 2；N0P12. 85710. 06925. 71430. 12338. 57140. 168411.4290. 207514. 2860. 243617. 1430. 2757200. 305822. 8570. 332925. 7140. 35812563588. 62. 34712573591.42
7、. 34&12583594. 32. 34612593597. 12. 347126036002. 347次数时间隹匚图 2 初步处理数据示意图(3) 计算每往返碾压一次的时间：60/21=2857s,如图2,注意的是01=2.857, 02=2*01, 03=3*O1, ，依此类推，O1260=3600(即第 60min)；(4) 按照微分原理，以2.857s作为微分单元的宽度，以每时刻的深度d.作为高度，则每 一微元的面积AA =2 x d ；(5)求和得到s =艺AA = SAtxd = SUM(Pl:P1260)*Ol，如图3可知，此试件的累积0 i i11永久变形量为6793.83
8、mms。ECDEFGHIJKLdldlOd20d30d45d60DSLDPSoDCS0. 5691. 4881. 822. 0292. 2182. 3474883.7214. 69751597. 86793. 83110. 63图 3 计算结果汇总示意图2.2 科技绘图软件 origin8.0利用origin8.0绘图和拟合的强项刀，对车辙试验机记录的数据进行处理。计算方法步骤 及实例如下：(1) 运行 origin8.0.exe,打开.dat 文件；(2) 将车辙试验机自动记录的数据进行处理，提取每时刻或者每一次碾压时对应的车辙深度，作为Long Name，本文取每时刻t(s)及其对应的d(
9、mm)分别作为A(X)、B(Y)，如图4；(3) 选定A和B两列，依次plot，拟合数据曲线，如图5；(4) 利用integrate积分，area即为本次试件的累积永久变形量S。，如图7可知，本试件 的累积永久变形量为6790.48 mms。A(X)B(Y)cm幽D(Y)徒Long Nametd(mm)Integrated Y1Integrated Y2UnitsComments1000i：22.857140.0690.098570.0985735.714290.1230.372860.3728E48.571 430.1680.788570.78857511.428570.2071.32429
10、1.3242!；61 4.285710.2431.9671 41.967-H717.142860.2752.707142.707H8200.3053.535713.53571922.8571 40.3324.445714.445711025.714290.3585.431435.431 4E1128.571 430.3826.488576.488571231.428570.4047.611437.611431334.285710.4268.797148.797141437.1 42860.4461 0.042861 0.0428E15400.46611.3457111.345711642.85
11、7140.48512.704291 2.7042C1745714290.50214.1142914.11421848.571430.51 915.5728615.5728E1951.428570.53317.0757117.075712054.285710.54518.6157118.615712157.1 42860.55720.1 920.1 22600.56921.7985721.79857图 4 粘贴在 ORIGIN 中数据示意图Results Log2011-3-18 14:20 (2455638) integlInputiy = Book1Sheet1!(A,B)type = 0
12、(nath:Mathenatical Area) plot = 0Outputoy = Book1Sheet1!(,CIntegrated V1) x1 = Bx2 = 360011 = 112 = 1261area = 6790.4814285714= 2.347xO = 3574.2857142857fix = aao?-1；图 6 拟合曲线积分结果示意图 图 7 车辙仪实测曲线示意图 对比两种计算方法的结果可知，两者仅相差3.35mms,差值很小；Exce 1作为常用办公软件，分析处理数据方便，因此，实际计算累积永久变形量时一般米用Excel法。3 动抗压强度的适用性3.1 动抗压强度的
13、可推广性本文以 AC-16 沥青混合料车辙试验为例，结合抗车辙剂掺量的改变，分别米用动稳定 度、动抗压强度评价偏粗级配、中值级配、偏细级配的 AC-16 沥青混合料高温稳定性能， 通过对比两者的计算结果，进一步研究动抗压强度作为高温性能评价指标的适用性与可推广 性，图8 为动稳定度、动抗压强度随级配类型变化的规律，表1 为动稳定度、动抗压强度计 算值与其对应的变形量。由图 8 可以明显看出，不同级配类型、不同抗车辙剂掺量的 AC-16 沥青混合料米用动 稳定度、动抗压强度评价其高温性能的规律基本一致。度定稳动10000800060004000200012000T抗车辙剂掺量0%度强压抗动600
14、抗车辙剂掺量0%00o o O o o O4 3 200112000度定稳动0100200300400500动抗压强度（MPa/s）O600 0偏粗级配中值级配 偏细级配偏粗级配 中值级配 偏细级配级配类型级配类型图 8 动稳定度、动抗压强度随级配类型变化的规律示意图由图9可知，动稳定度与动抗压强度的相关系数为0.9688，说明两者有很好的线性相关 性。目前，动稳定度用来评定沥青混合料高温稳定性已在全世界范围内得到推广和应用，研 究表明，动稳定度能较好的反映沥青路面在高温季节抵抗车辙的能力。本文通过米用动稳定 度、动抗压强度评价不同级配类型沥青混合料的高温性能，得出两者随级配类型变化的规律 基本一致，并且两者之间存在很好的线性相关性，因此，动抗压强度
