随着高速公路里程的日益增加,沥青路面的早期损坏现象不断涌现。研究表明,沥青路面的各种损坏均与沥青混合料的粘弹性有关。而目前国内外针对沥青混合料的粘弹性试验研究往往局限于条件式试验,所采用的多是条件式评价指标,无法系统评价沥青混合料力学性能随外部条件变化而变化的粘弹特性。本研究为克服条件式试验及条件式评价指标的片面性,采用动态剪切试验方法,获得沥青混合料的粘弹函数主曲线,提出宏观形态学的概念,从整体形态上分析沥青混合料的物性变化规律。 沥青混合料粘弹特性形态学分析的前提条件是获得粘弹函数的全温全频主曲线。为克服以往单点测试方法不连续、精度差等缺点,本研究结合国内外研究成果,采用目前功能齐全、技术先进的高级剪切流变仪,对沥青混合料进行连续的动态频率扫描试验,获得了“温度-频率-粘弹函数”三维曲面。利用时温等效原理将沥青混合料粘弹特性的三维关系映射到二维空间,得到了粘弹函数的全温全频主曲线,既表征了粘弹函数随频率的变化关系,又展示了其变化趋势。本文所得到的主曲线跨越十几个数量级,主曲线两端达到或接近了极限值,涵盖工程应用的全部频率范围,为全面研究沥青混合料性能提供了充分依据。 本研究选用参数物理意义明确的CAM模型作为沥青混合料全温全频域性能研究的流变模型。利用CAM模型的四个方程,在全温全频域内研究了沥青混合料在不同形态下的粘弹性,重点讨论了级配对极限低频域弹性比例的影响。 根据CAM模型参数的形态学含义及主曲线的形态特征,提出了沥青混合料的形态指标,为沥青混合料的形态学分析提供量化依据。 通过关键形态指标的定量比较及整体形态的定性比对,将不同沥青混合料的形态进行分类。形态类型大致分为：形态平移、形态旋转、形态偏移、形态伸展、形态压缩,或这几种基本形态的组合形态,不同形态类型的沥青混合料表现出不同的物性。 通常采用松弛模量反映沥青混合料的低温性能,蠕变柔量反映混合料的高温稳定性。因此,为将形态学分析更直接地应用于沥青混合料的工程性能研究,本文利用松弛时间谱和延迟时间谱的纽带作用,将动态粘弹函数转换为静态粘弹函数,获得全温全频域内的松弛模量主曲线和蠕变柔量主曲线。结果表明,沥青混合料静态粘弹函数的形态类型与动态粘弹函数形态类型一致。 基于动态粘弹函数形态及静态粘弹函数形态,结合形态指标量化比较,分析不同形态类型的沥青混合料性能,并通过常规试验简单验证形态分析的结论。结果表明,不同形态类型的沥青混合料工程性能有较大差别,宏观形态学分析的方法更全面、准确,能够从整体上把握材料物性,为沥青混合料性能研究及工程应用提供指导,为路面技术标准与规范的完善提供充分依据。