动态模量 是采用国家认可的AASHTO力学实证路面设计指南(MEPDG)来设计热拌沥青混合料 (HMA) 的主要投入量. HMA 路面材料属于粘弹性的性质, 其动态模量值会随着负载率和温度的变化发生显著改变. 例如, HMA 材料的动态模量值会随路面温度的升高而显著降低 (强度损失明显). 相反, 负载率和温度对NCP固化土材料动态模量只有中等影响, 无论负载率和温度如何变化, 都可以很好地保持其强度值. 在保留粘弹性性能的同时, 冷制固化土的另一优势在于, 随着固化时间的增加, 固化土强度也可以不断提高.
美国国家公路运输协会 (AASHTO) 研发的AASHTO力学实证路面设计指南 (MEPDG)是国家认可的路面设计系统. 使用动态模量测试可以对粘弹性路面材料, 如热拌沥青混合料(HMA), 固化土等进行评估. 针对各种不同组合的负载频率和温度其路面材料性能的变化, 随后会以动态模量(E*)主曲线的形式对各路面材料进行介绍. 根据三条E* 主曲线所示,冷制固化土的强度会随时间的推移而增加. 如下图所示, 典型热拌沥青路面的强度会随路面温度的升高而大幅下降, 在130OF下进行测试时, 强度只有固化土的 5%- 10% .
在快速(即 10Hz) 和慢速 (即 1 Hz)负载条件下,固化土混合料各自的 E* (动态模量)性能. 数据清楚地表明, 固化土混合料在路面使用寿命的早期阶段就具有卓越的刚度, 且长期严重老化的风险较低. 温度和负载频率的中度影响以及三个固化阶段 E* (动态模量) 的高幅值使得 固化土 混合料不管是在何种温度, 负载速度和负载大小的条件下, 都可以是路表面层的不错选择. 图 11 和 12 中所示的数据表明, 无论是在正常的交通负荷(即 10 Hz)还是在高温及慢速(即 1 Hz)的极端条件下固化土混合料都可以发挥出极好的性能表现.
实验室的评估包括动态模量 (E*) 测试, 该测试是评估热拌沥青(HMA) (弹性路面)材料及提供AASHTO MEPDG路面设计投入量最先进的测试方法. 冷制 固化土材料也有弹性性能, 动态模量值≥ HMA 材料. 因此, 动态模量测试方法同样可以用来对固化土材料进行评估, 同时也适用于路面设计用途等. 动态模量测试方法特别适合用来评估 HMA 路面材料, 因为在不同的交通负载, 车速, 环境条件, 特别是温度变化等因素下, 其性能也会发生巨大变化. 因此HMA 材料也称为粘弹性体.当路面温度下降到略高于或略低于冰点温度时, HMA 路面混合料的动态模化后, 即使是在最糟糕的测试条件下, 如路面温度130OF且慢速负载,NCP固化土天然路面的动态模量也会达到 200,000 psi (200 ksi), “...在路面使用寿命的早期阶段是一种非常稳定的混合料...,”Sebaa量会从慢速负载&温暖天气条件下不到 10,000 psi (10 ksi) 变为 2,000,000 psi (2,000 ksi). 冷制固化土材料可以随固化时间的增加不断提高强度, 这一点与混凝土混合料(硬质路面材料)最为相似, 并且随着时间的推移, 其强度还会继续增加. 在经过短短三天的固ly博士报告说, 相同条件下测试HMA, 固化土材料的强度高出其 20 倍. 经过 30 天的固化后, 固化土的动态模量值可以从最糟糕测试条件下的300,000 psi (300ksi)升高到较低温度测试条件下的2,700,000 (2,700 ksi) . 当动态模量的测试温度达到 70OF且经过三天时间固化时, 固化的强度就已经高出HMA 数倍, 经过30天的固化时间后其强度就可以达到HMA的八倍左右. 由于温度从冰点变为130OF, 负载率也会各不相同,典型HMA 材料动态模量的系数会有将近200 倍的变化, 固化土材料的强度变化则较为稳定, 不到HMA动态模量变化的7%. Sebaaly博士的结论为: 固化土混合料虽然表现为粘弹性, 但是受温度变化和负载频率的影响却远不如典型 HMA 混合料那样多.” 在经过慢速和快速在测试后,固化土混合料 “... 所表现出的长期严重老化程度最低.” Sebaaly 博士总结出 “温度和负载频率的中度影响以及三个固化阶段 E* (动态模量) 的高幅值使得 固化土不管是在何种温度, 负载速度和负载大小的条件下, 都可以是路表面层的不错选择. 无论是在正常的交通负荷(即 10 Hz)还是在高温及慢速(即 1 Hz)的极端条件下, 固化土都可以发挥出极好的性能表现.”
您也可以采用约束温度应力测试或TSRST程序对低温 (零度以下) 的固化土进行评估. TSRST 程序的作用是对热拌沥青(HMA) 粘合剂制品的低温性能进行评估. 高性能沥青路面性能分级 (PG) 系统是由美国联邦公路管理局(FHWA)出资, 作为战略公路研究计划(SHRP)一部分而研发出的, 按其要求对不同功能的沥青粘合剂制品进行分类, 将其用于各自适用的温度. 从中可以看出, 对于寒冷气候, 如在美国的中西部和新英格兰州等地指定使用的HMA 材料来说, 其低温性能可以低至 -28OC (PG 64-28) 至 -34OC (PG 64-34), -28OC 至 -34OC 代表的是PG分级系统中的寒冷天气条件. 而 NCP固化土在TSRST评估程序中的平均性能表现为 -36.3OC , 超过了PG分级系统中 -34OC (-29OF)低温规范对低温性能的要求.
