[发明专利]一种不同加载模式下沥青混合料疲劳性能的统一评价方法

说明书

本发明公开了一种不同加载模式下沥青混合料疲劳性能的统一评价方法，通过利用多功能材料测试系统(MTS‑Landmark)对试件进行不同加载速率条件下的直接拉伸、单轴压缩、劈裂强度和疲劳试验，建立了不同加载模式下沥青混合料强度随加载速率变化模型；并发现利用本发明的速度相关应力比思想使得沥青混合料强度失效和疲劳失效问题得到了统一，实现了不同加载模式下沥青混合料疲劳性能的归一化，该评价方法不仅能够提高沥青混合料的室内试验效率、节约试验成本，而且为准确评价不同加载模式下沥青混合料疲劳性能提供理论依据，进而为耐久性沥青路面设计提供参考。

技术领域

本发明属于道路工程技术领域，尤其涉及一种不同加载模式下沥青混合料疲劳性能的统一评价方法。

背景技术

疲劳开裂是沥青路面的三大主要病害之一(疲劳开裂、低温开裂和车辙)。疲劳开裂主要是由于反复的交通荷载造成的，并且可能导致沥青路面的使用性能显著降低。沥青混合料的抗裂性能与沥青路面的疲劳性能直接相关。因此，多年来，沥青混合料的疲劳性能的实验室表征一直是一个值得深入研究的课题。

有人使用四点弯曲疲劳试验、两点梯形粱疲劳试验、overlay tester三种不同的试验方法评价工程上常用的七种沥青混合料的疲劳性能，发现七种沥青混合料的疲劳性能在三种不同的疲劳试验评价方法的排序具有一致性，但是不同试验方法的疲劳性能不能相互转化；有人通过小梁弯曲试验、半圆弯拉试验、间接拉伸试验3种方法，进行多因素影响下的沥青混合料疲劳试验的对比分析，发现在同一条件下，不同受力模式下的疲劳寿命由大至小依次为间接拉伸试验、小梁弯曲试验和半圆弯拉试验。

综上所述，实验室评价沥青混合料疲劳性能的试验方法主要有直接拉伸、单轴压缩、四点弯曲、劈裂、半圆弯拉，用以评价材料的拉、压、弯性能，但是不同试验方法得到的疲劳性能差别较大，难以进行比较，故亟需一种能够统一评价不同加载模式下沥青混合料疲劳性能的方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种不同加载模式下沥青混合料疲劳性能的统一评价方法。本发明公开的评价方法不仅能够提高沥青混合料的室内试验效率、节约试验成本，而且为准确评价不同加载模式下沥青混合料疲劳性能提供理论依据，进而为耐久性沥青路面设计提供参考。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种不同加载模式下沥青混合料疲劳性能的统一评价方法，所述评价方法具体包括如下步骤：

(1)对沥青混合料进行不同加载模式在不同加载速率下的强度试验；

(2)对沥青混合料进行不同加载模式在不同加载速率下的疲劳试验。

1)直接拉伸强度、疲劳试验方法

首先将经逐层筛分的矿料烘干，并加入沥青搅拌均匀得到沥青混合料，并按照《公路工程沥青及混合料试验规程》(JTG E20-2011)的试验要求，直接拉伸试验研究采用振动压实机将所述沥青混合料碾压成尺寸为400mm×300mm×50mm的成型试板，然后将其切割成长为250±2mm、宽为50±2mm、高为50mm±2mm的梁式试件，备用。

然后将准备好的试件放在温度为15℃恒温箱保温4-5h，随后将其放在多功能材料测试系统(MTS-Landmark)的强度试验支座上，并调整使强度试验的压头与试件初步接触开始试验，且试验过程均在恒温箱中完成。

再然后通过内置MPT编制运行程序并设置施加荷载和采集参数，将试件进行不同加载速率下的直接拉伸强度试验，且每个加载速率均进行五次有效的平行试验，取平均值即得不同加载速率下的直接拉伸强度值。

继而通过得到的不同加载速率的强度值，进行直接拉伸疲劳试验，将疲劳试验中某一加载速率的应力水平与强度试验中相同加载速率对应的强度值之比定义为速度相关应力比。