李锐铎， 乐金朝， 李瑞霞， 姚立阳

(1.郑州大学 水利与环境学院，郑州　450002； 2.河南城建学院 交通运输工程学院，河南 平顶山　467036)



基于分数阶导数的沥青胶浆动态力学特性

李锐铎1,2， 乐金朝1， 李瑞霞1， 姚立阳2

(1.郑州大学 水利与环境学院，郑州450002； 2.河南城建学院 交通运输工程学院，河南 平顶山467036)

通过对粉胶比为0.62、0.82、1.02、1.22和1.42的沥青胶浆在20℃、30℃、40℃和50℃条件下进行动态频率扫描试验，研究了不同粉胶比及试验温度条件下沥青胶浆复模量、抗车辙因子和相位角的变化规律。基于分数阶导数理论，建立了Nutting蠕变方程与经典分数阶导数Abel黏壶蠕变模型之间的关系，从而明确了Nutting蠕变方程各参数的物理意义。对分数阶Riemann-Liouville算子黏弹性蠕变本构模型的动态力学响应进行分析，提出了利用沥青胶浆动态频率扫描试验结果确定蠕变本构模型中参数A值和γ值的新方法。

沥青胶浆;粉胶比;动态剪切流变试验;分数阶导数;Nutting蠕变方程;变形因子;黏弹因子

按照胶浆理论，沥青胶浆是构成沥青混合料的微分散系，主要起填充细集料空隙和黏结作用[1]，其组成结构决定了沥青混合料的高低温性能。沥青胶浆是典型的黏弹性材料，常用经典的元件模型描述其力学性能[2]。元件模型主要由弹簧元件和黏壶元件构成，不同的元件数量及组合形式构成了 Maxwell、Kelvin、Kelvin-Voigt、广义Maxwell、广义Kelvin、广义Kelvin-Voigt、Burgers等模型。近几十年来，国外许多学者[3-6]以及国内的刘丽等[7-10]先后采用传统的力学理论及评价指标对沥青胶浆的性能进行了深入研究。但传统的力学模型存在参数多、参数确定不便和不能精确描述材料的力学特性等缺点。……