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1. 引言
改性沥青是指通过添加特定的改性剂对沥青进行改进处理，从而提高其性能，使其在道路建设和维护中得到广泛应用。沥青的性能参数对于道路的设计和施工至关重要，其中最重要的参数之一是沥青的弹性模量（E）。弹性模量是描述材料抵抗变形能力的指标，是衡量材料刚度和弹性能力的关键参数。
随着改性沥青的应用越来越广泛，对其物理和力学性能的测试需求也日益增长。改性沥青与传统沥青的主要区别在于其较高的劲度模量比（G*/E），因此必须采用适当的测试方法来测量其弹性模量及其比值，以确保道路的长期稳定性和耐久性。
本文旨在介绍一种可靠的测试方法，用于测量改性沥青的劲度模量比。
2. 基本概念
劲度模量
劲度模量是材料在受力作用下发生变形时，所表现出来的抗拉弹性能力，通常用E表示。在道路工程中，E值是描述材料刚度和弹性能力的最常见参数。弹性模量的单位通常为MPa（兆帕）。
劲度模量比
劲度模量比（G*/E，也称为损耗模量）是描述材料在动态荷载作用下失效的程度的参数，是材料弹性损失的指标。它是材料的动态刚度与动态黏性之间的比值，一般用百分数表示。在一定频率和温度下，G*/E越小，材料的动态性能越好。G*/E的测量可用来评估改性沥青的动态性能。
3. 测试方法
样品制备
为了测试改性沥青的弹性模量和劲度模量比，需要获取沥青的样品。样品应从实际施工中的改性沥青中获取，并应满足AF T312的规定。样品应具有充分代表性，并且应尽量避免单一源或批量的样品。
试验设备
动态剪切试验仪
动态剪切试验仪（或称为DMA）是评估材料动态特性的理想测试设备。DMA试验可测定改性沥青的弹性模量、剪切模量及其劲度模量比等动态力学性质。DMA试验仪应包括以下部分：
（1）力传感器：用于测量强度和应变。
（2）温度控制器：用于控制试样的温度。
（3）由电机驱动的动力系统：匀速施加剪切加载的外部力。
（4）光学检测系统：检测试样的弯曲角度。
（5）数据处理软件：用于记录和分析试验数据。
圆形剪切试验仪
圆形剪切试验仪是用于测量改性沥青剪切模量和劲度模量比的另一种测试设备。圆形剪切仪包括以下部分：
（1）两个同心圆形环：用于夹住试样并施加剪切力。
（2）力传感器：用于测量剪切力。
（3）数据采集器：用于记录和分析试验数据。
测试步骤
制备样品
将改性沥青加热至温度30℃高于玻璃转化温度（Tg），直到其完全液化并去除气泡。制备3个试样，具有相同的直径（直径应符合AASHTO T312和AF ），并保证试样之间的温度差不超过1℃。
在测试过程中，应在40℃、50℃、60℃和70℃下完成剪切测试，以获取正确的弹性模量和劲度模量比。
DMA实验测试
（1）在孵育箱中将试样恒温1小时。
（2）将试样装入DMA夹具中，调整DMA试验仪的位移，使试样位于合适的位置。
（3）开启DMA试验仪并开始测试，按照以下步骤进行：
a. 设置频率和应力。
b. 增加剪切应变的振幅以达到所需力的范围。
c. 记录试验开始时间，直到达到所需时间。
（4）记录试验数据：存储在三个温度下的样品的DMA弹性模量、DMA剪切模量和劲度模量比的数据。
（5）将测试结果进行平均，得到每个试样在不同温度下的弹性模量和劲度模量比的平均值。
圆形剪切试验测试
（1）将试样从孵化箱中取出，放入圆形剪切试验仪中，并夹紧。
（2）应用力并记录剪切载荷和位移。
（3）应用恒定的剪切应变，记录系列荷载的变化。
（4）在40、50、60、70℃的不同温度下，进行不同应变率的测试，记录数据。
（5）将测试结果进行平均，得出每个试样在不同温度下的剪切模量和劲度模量比的平均值。
4. 结论
改性沥青的劲度模量比是描述材料在动态荷载作用下失效的程度的参数，是材料弹性损失的指标。实验结果表明，使用DMA试验和圆形剪切试验都是测量改性沥青劲度模量比的可靠方法。这些测试方法的数据能够有效分析和评估改性沥青的动态性能，有助于选用适合的材料，以达到更长寿命的道路。因此，建议在实际道路工程中采用这些测试方法来测定沥青路面材料的劲度模量及其比值，以提高道路的安全性和使用寿命。