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高温時におけるアスファルト混合物の応力依存性の挙動
Paul W. Antes, Arthur E. van Dommelen, Lambert J.M. Houben, Andr� A.A. Molenaar, Umesh Parajuli
一般にひろく用いられている設計手順ではアスファルト混合物は線形の挙動をするものとされている。線形弾性、あるいは線形粘弾性の挙動が仮定されている。しかしながら、道路工学で用いる材料のほとんどは応力に依存する挙動を示し、その挙動は特に拘束応力の大きさによって影響されることはよく知られている。
この事実は本来、払われるべき注意を受けて来なかった。そしてこの分野での研究に関する知見は、とても一般的な舗装工学にまで立ち入ったものではなかった。これは、高い温度においてはアスファルト混合物の応力によって変化する性質を考慮に入れればアスファルト層中の応力、ひずみ、ひいては舗装の供用性の誤差にの予測にかなりの誤差を生じることを考えると驚くべきことである。これは特に表面のひび割れや永久変形の予測を予測しなければならない場合にそうであり、我々が表面の混合物の飛散のモデルを作る際にその質に影響することになろう。
本論文で述べている研究はアスファルト混合物の応力に依存する挙動を見定め、モデル化する試みに関するものである。このために5種類のアスファルト混合物で三軸試験にかけ、供試体を様々な温度および載荷周波数などの応力条件で試験した。
得られた試験結果を混合物のモデル化のレジリエントモデュラスを応力の関数として適用するために用いた。レジリエントモデュラスが拘束応力に依存するとする簡単なモデル化が可能なようである。 二つのモデルで得られたレジリエントモデュラスは、よく知られたレジリエントモデュラスやスティフネスを推定するノモグラフや式から得られる値とはかなり異なり、(応力の)影響は無視できないことが分かった。 この結果は弾性挙動に基づく設計解析に用いることが出来、また用いるべきであると信じる。
研究の第二のパートではアスファルト混合物の粘弾性挙動を記述するのによく用いられる Burgerモデルのパラメータの応力依存性の着目して行われた。このために Burgerモデルで計算された軸方向ひずみを計測された軸方向ひずみにフィットさせた。もっともよくフィットしたとき、フィットさせるために用いた Burgerモデルのパラメータを真の値と考えることとした。この解析から、 Burgerモデル解析におけるパラメータの多くは応力依存性があり、また、いくぶん予期しない周波数依存性が見て取れた。
この実験的プログラムは現在、いくつかのすでの試験が行われた何らかのアスファルト混合物の促進舗装試験区間の永久変形の予測に用いられている。
質疑はBurgerモデルが何か分かっていないとりつけません。粘弾性を扱うモデルで日本では地殻のモデルなどで使われているようで、ソフトも三次元有限差分法とかの仲間として市販されているようです。