[发明专利]一种沥青混合料自愈合能力评价方法

说明书

技术领域

本发明属于公路沥青路面材料性能检测技术领域，涉及一种沥青混合料疲劳自愈特性的评价方法。

背景技术

沥青混合料的自愈，可以简单的定义为，由于重复行车荷载作用沥青混合料产生的裂缝部分或全部愈合的过程。当沥青混合料产生疲劳时，其硬度和强度会衰减。很多研究者已经观察到，在循环荷载过程当中，沥青混合料会经历微裂纹产生、增长，最后形成宏观裂缝这三个阶段。关于愈合行为的内在原因，目前存在两种说法：物理化学说和力学性能说。前一种是指伴随化学结构的修复，微观的疲劳损伤也减速了。它与沥青以及沥青混合料的化学成分和物理化学特性有关。后一种说法就是，愈合行为能被定义为材料在间歇期自身力学性能的部分恢复(例如强度和模量)。

研究表明，受损沥青混合料的力学性能在很大程度上都可以恢复，但是这种恢复（愈合）能力取决于多方面因素，包括沥青混合料的组成、受损程度，以及荷载、温度、时间（恢复期或休息期长短）等外部条件。尽管沥青材料的自愈性能对路面寿命设计有着重要的影响，但是在各国的设计规范中，很少有明确考虑混合料自愈性质的，这就直接造成了路面设计寿命与实际使用寿命之间的偏差；个别国家在设计方法中处理为简单放大室内疲劳寿命，而放大系数为4至100不等，可以看出，差异很大。

综上所述，沥青混合料的自愈性能对其疲劳寿命具有重要影响。目前，国内尚无比较系统规范的沥青混合料自愈合能力评价方法，已有的方法主要为比较间歇前后（愈合前后）沥青混合料的模量变化评价沥青混合料的自愈特性，以间歇前后模量变化率作为自愈性评价指标。具体计算公式如下：

RSC=Safter-SbeforeSbefore×100%]]>

式中：RSC——劲度模量变化率；

S_after——间歇后劲度模量，单位MPa；

S_before——间歇前劲度模量，单位MPa；

该评价指标揭示了沥青混合料总的愈合特性，但不能区分总愈合中和损伤相关的愈合，即没有除去愈合数据中空间硬化和冷却的影响，以确定总愈合中恢复的纯损伤。对应加载过程中使劲度模量下降的因素：损伤、空间软化和发热，愈合过程中使劲度模量上升的因素为：损伤恢复、空间硬化和冷却。其中，空间软化和冷却会导致劲度模量的增加，但从损伤角度来看，劲度模量的增加没有物理意义。因此该评价指标的精确性不足，并且该指标不能反映沥青混合料抵抗荷载作用能力的恢复程度。

建立科学系统的沥青混合料自愈合能力评价方法，可以有效地判断不同类型混合料的自愈能力，从而指导工程实践，优化沥青混合料的使用，延长道路寿命。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提出一种数据准确可靠，试验方法简单可行，易于推广的沥青混合料自愈合能力评价方法。

技术方案：本发明的沥青混合料自愈合能力评价方法，包括如下步骤：

1）疲劳试验：

根据《公路工程沥青及混合料试验规程》JTG E20-2011中沥青混合料四点弯曲疲劳试验规程，准备试件并进行四点弯曲疲劳试验；

2）受损试件愈合：

将步骤1）中达到疲劳试验终止条件的梁试件放置在表面平整的硬玻璃板或瓷砖上，在设定的条件下进行养护，所述设定的条件为根据试验需要设定的养护温度和养护时间；

3）再次进行疲劳试验：

将步骤2）中养护后的受损梁试件根据《公路工程沥青及混合料试验规程》JTGE20-2011中沥青混合料四点弯曲疲劳试验规程，再次进行受损梁试件的四点弯曲疲劳试验；

4）将步骤1）和3）中所得试验数据进行汇总，绘制沥青混合料愈合前后劲度模量随加载时间的关系曲线，然后计算损伤速率D和愈合指数HI，损伤速率D的定义为劲度模量随加载次数衰减曲线的斜率，具体计算公式如下：