Значения модулей упругости битумов
Модуль упругости является одной из важнейших характеристик механических свойств материалов. Значения модулей упругости материалов широко используются при проведении инженерных расчетов конструкций.
Дорожные покрытия под действием динамических воздействий от движущихся транспортных, средств работают преимущественно в упругой стадии. В связи с этим оценка свойств битумов при динамическом режиме деформирования имеет большое значение для анализа их работы в дорожных покрытиях.
В условиях динамических воздействий, особенно при невысоких температурах, поведение битумов близко к упругому, причем значения модулей упругости битумов при кратковременных загружениях и низких температурах могут достигать довольно высоких значений — до 3 ООО МПа. При этом зависимость модуля упругости от длительности действия нагрузки в координатах с логарифмической шкалой близка к линейной.
Зная пластичность битума, можно вычислить значения модуля упругости при любой интересующей длительности действия динамической нагрузки t, если известны хотя бы одно значение модуля упругости битума E1 (разумеется, при данной температуре) и длительность загружения t1, которой этот модуль соответствует:
lg Et = Ig Е1 - P(lg t – lg t1)
Модуль упругости битума может быть также определен по скорости прохождения в нем звуковых или ультразвуковых волн. Модуль упругости битума при акустических испытаниях
E = v2 p,
где v — скорость прохождения продольных упругих волн в битуме;
р — плотность битума.
Получаемые при применении акустических методов значения модулей упругости соответствуют загружениям чрезвычайно малой продолжительности.
Величина сдвига фаз между напряжениями и деформациями при циклическом деформировании битумов зависит от степени пластичности материала и часто характеризуется тангенсом угла потерь tg a, определяющим отношение рассеиваемой энергии при периодических деформациях к запасенной.
Необходимо учитывать, что значения модулей упругости битумов, определяемые по результатам испытаний с высокой частотой, соответствуют нагружениям очень малой продолжительности, и для использования при расчете дорожной конструкции значения модулей упругости надо приводить к расчетной продолжительности действия нагрузки.