Реологические свойства асфальтобетонного покрытия. Ползучесть и упруговязкие свойства

Деформативность асфальтобетона.

Деформативность асфальтобетона. Ее оценивают по относительной деформации асфальтобетонных образцов при испыта­нии на изгиб или растяжение. Покрытие будет устойчивым против образования трещин, если асфальтобетон обладает отно­сительным удлинением при 0°С не менее 0,004... 0,008, а при - 20°С не менее 0,001... 0,002 (при скорости деформа­ции, близкой к 5... 10 мм/мин).

Реологические свойства асфальтобе­тона. Показатели прочности асфальтобето­на не позволяют полностью характеризо­вать работу материала в покрытии, так как при нагружении в нем возникают не только обратимые, но и необратимые деформации, величина которых связана с уровнем напряжения, временем дей­ствия напряжения и скоростью деформа­ции. Изучением поведения материалов под действием приложенных нагрузок занимается реология — раздел механики, тесно примыкающий к физике и охваты­вающий вопросы деформирования разно­образных материалов - от твердых тел до жидкостей.

При эксплуатации асфальтобетонного покрытия могут быть следующие режи­мы нагружения: постоянная нагрузка, равномерно возрастающая нагрузка, де­формирование с постоянной скоростью. Определение изменения свойств асфальто­бетона за длительный период производят испытанием на ползучесть.

Ползучесть и упруговязкие свойства асфальтобетона. Испытание асфальтобе­тона на ползучесть позволяет установить изменение деформации во времени. Пол­зучесть — процесс малой непрерывной пластической деформации, протекающей в материалах в условиях длительной стати­ческой нагрузки. При испытании на ползу­честь к образцу, имеющему форму цилин­дра или балочки, прикладывают постоян­ную нагрузку, чтобы проследить работу материала в упругой (линейной) и неуп­ругой (нелинейной) областях.

Релаксация напряжений. Релаксация-уменьшение напряжений в материале, зна­чение деформаций в котором поддержи­вается постоянным. Процесс релаксации заключается в "перерождении" упругой деформации в пластическую

Релаксация напряжений в асфальто­бетоне связана с наличием битума, обла­дающего гораздо меньшими прочностью и вязкостью, чем минеральные материа­лы. Температура и вязкость битума ока­зывают влияние на характер релакса­ции напряжений в асфальтобетоне. С понижением температуры различие в ре­лаксационных процессах уменьшается, с повышением релаксационная способность материала увеличивается. Напряжения в асфальтобетоне при постоянной деформа­ции делят на релаксирующие и нерелак-сирующие: ФОРМУЛА.

Релаксирующая часть напряжений взаимосвязана с типом структуры ас фальтовой системы. Асфальтовяжущее вещество в меньшей степени релакси-рует напряжение, чем асфальтобетон. Это объясняется тем, что на крупных части­цах толщина битумной пленки больше, чем на мелких.

На характер релаксации напряжений в значительной степени влияет начальное напряжение, сообщаемое материалу. При высоком начальном напряжении процесс;г\> рсдакеащж протекает интенсивно, в материале остается мало неотрелаксиро-вакных напряжений, что объясняется об­легчением пластического течения по ре­лаксационным плоскостям.

Релаксационные процессы в асфальто­бетоне зависят от скорости деформации (нагружения). Процесс нагружения рас­сматривают как совокупность двух одно­временно протекающих процессов — рост напряжений и их релаксация, поэтому чем медленнее растет нагрузка, тем боль­шая часть напряжений успевает отрелаксироваться в процессе нагружения.

При высоких положительных темпе­ратурах интенсивность снижения напряже­ний служит показателем деформационной устойчивости асфальтобетона, а при низ­ких отрицательных - показателем трещиноустойчивости.

Для удовлетворительной работы ас­фальтобетона в покрытии при высоких положительных температурах необходимо, чтобы релаксация напряжений протека­ла медленно. При низких отрицательных температурах возникновение трещин мож­но предупредить в том случае, если напря­жения бу дут быс тро рассасываться.

Избыток битума приводит к раздвижке мине­ральных зерен. Снижается вязкость.биту­ма на плоскостях скольжения, ускоряет­ся переход на новое равновесное состоя­ние. Естественно, что смеси с содержани­ем битума ниже оптимального мало релаксируют напряжения. Это может быть объяснено наличием не только коагуляционных, но и точечных (по твердой поверхности) контактов между минераль­ными зернами.

Характер релаксации напряжений в ас­фальтовых системах позволил сделать вывод, что релаксационная способность материала взаимосвязана с вязкостью би­тума и крупностью минеральных зерен. При температуре испы­тания 0°С горячий асфальтобетон прак­тически не релаксирует напряжение, так как он настолько приближается к упругим телам, что релаксация, происходящая за счет вязкого течения, практически от­сутствует. При температуре 50°С доля отрелаксированных напряжений наиболь­шая, что вполне закономерно, так как вязкость системы снижается при повышен­ных температурах.

Дата добавления: 2014-01-07