[发明专利]一种热再生沥青混合料拉压状态下损伤断裂性能数值试验预估方法

说明书

本申请公开了一种热再生沥青混合料拉压状态下损伤断裂性能数值试验预估方法，包括以下步骤：道路面层钻芯取样，细观材料试验试件制备；纳米压痕、划痕试验识别热再生沥青混合料混溶区域；纳米压痕、划痕试验获取不同材料、界面区域力学参数；微观尺度下热再生沥青砂浆拉压试验测试与观测；裂尖区微裂纹局部密度与结构损伤力学特性拟合，获取宏观裂纹萌生、扩展判据；拉压断裂判据、材料参数输入离散元软件内，热再生沥青混合料I型裂纹模拟预测。

技术领域

本发明涉及一种热再生沥青混合料拉压状态下损伤断裂性能数值试验预估方法，属于道路工程技术领域。

背景技术

在道路工程领域，热再生技术应用相当广泛，但相对于普通沥青混合料，热再生沥青混合料主要以“黑石”理论为主，在结构组成设计中，一般以RAP颗粒上老化沥青完全混溶为假设，新沥青添加量为最佳油石比确定的总沥青含量减去老化沥青含量，这种假设造成了实际热再生沥青混合料中实际有效沥青含量偏少，极大地影响了热再生沥青混合料的水稳、低温、疲劳等性能。同时热再生沥青混合料中，由于新老沥青的部分混溶，造成了热再生沥青混合料界面存在一定的界面薄弱区，这种界面薄弱区对于整体结构的力学性能具有较为明显、不可忽视的影响，当前有关热再生界面薄弱区的研究还相当不足，尤其以其界面力学性能的忽视尤为明显。

发明内容

解决的技术问题：本申请主要是提出一种热再生沥青混合料拉压状态下损伤断裂性能数值试验预估方法，解决现有技术中存在材料拉压状态下损伤断裂参数难以检测等技术问题，提供了一种热再生沥青混合料拉压状态下损伤断裂性能数值试验预估方法。

技术方案：一种热再生沥青混合料拉压状态下损伤断裂性能数值试验预估方法，包括以下步骤：

第一步：道路面层钻芯取样，细观材料试验试件制备；

第二步：纳米压痕、划痕试验识别热再生沥青混合料混溶区域；

第三步：纳米压痕、划痕试验获取不同材料、界面区域力学参数；

第四步：微观尺度下热再生沥青混合料拉压试验测试；

第五步：裂尖区微裂纹局部密度与结构损伤力学特性拟合，获取宏观裂纹萌生、扩展判据；

第六步：拉压断裂判据、材料参数输入离散元软件，热再生沥青混合料I型裂纹数值模拟预测。

作为本发明的一种优选技术方案：所述第一步中，首先对热再生道路面层进行钻芯取样，分别进行两次切割，首先通过粗切割获取热再生沥青混合料小梁试件，尺寸应限定在长≤1100mm、宽≤ 630mm、高 ≤1500mm，将切割的小梁进行二次切割，切割尺寸限定为长35mm、宽10mm、高4mm，对热再生沥青混合料小梁试件左、中、右三位置处分别取上、中、下三点进行切割，共计获取9块细观试验试件，切割位置分为不同的9点以消除混合料变异性影响，最终细观试件尺寸限定为上述值是根据热再生沥青混合料特性经过反复试验所最终确定的最佳尺寸值，利于微观拉压观测操作的同时便于后期细观试件预处理。

作为本发明的一种优选技术方案：所述第二步中，针对精细化切割后细观材料试件，选取内部不同粒径RAP颗粒为测试对象，沿着RAP边界进行纳米压痕、纳米划痕试验，测试模型选择“线模式”，获得距RAP表面0-400μm长度范围内的一系列测试点力学特性，每隔10μm测试一点位，每个RAP共计40测试点位，获取的力学特征包括纳米压痕获得的RAP混溶区域的微观尺度下模量与硬度、纳米划痕下微观尺度的摩擦力，根据线模式下测得的不同点位下的模量、硬度、摩擦力曲线，识别不同粒径的新老沥青混溶范围，计算并拟合得到RAP粒径大小与新老沥青混溶比例的非线性关系。

作为本发明的一种优选技术方案：所述第三步中，通过纳米压痕、划痕试验获取9块试件内不同材料、界面区域力学参数，包括集料微观弹性模量、集料微观摩擦系数、新老沥青混溶区域微观粘弹曲线、新老沥青混溶区域微观摩擦系数；