[发明专利]一种基于能量储存的道路材料抗缩裂性能评价方法

说明书

本发明公开了一种基于能量储存的道路材料抗缩裂性能评价方法，包括如下步骤：(1)成型道路材料试件；(2)进行劈裂试验，获取劈裂强度；(3)进行劈裂试验，当应力达到劈裂强度时卸载，获取应力‑应变曲线；(4)计算卸载曲线与横轴包围的面积Usubgt;lim/subgt;；(5)进行自由收缩试验，记录收缩应变；(6)进行劈裂试验，当劈裂应变等于收缩应变时卸载，获取应力‑应变曲线；(7)计算卸载曲线与横轴包围的面积Usubgt;sh/subgt;；(8)计算Usubgt;lim/subgt;/Usubgt;sh/subgt;，该值越大，抗缩裂性能越好。本发明考虑了应力应变对开裂的影响，以及材料的损伤和内部储存的能量，使评价更加符合实际，更加准确。并且，不需要进行约束收缩试验，只需要用自由收缩试验和劈裂试验即可，操作简便，便于应用。

技术领域

本发明属于道路建设领域，具体涉及一种基于能量储存的道路材料抗缩裂性能评价方法。

背景技术

我国超过90％的高速公路是半刚性基层沥青路面，其最常见的病害是横向裂缝，包括面层的温缩裂缝和半刚性基层引起的反射裂缝。

半刚性材料，又叫做无机结合料稳定材料，不同的无机结合料与土拌和得到不同的稳定材料，例如石灰土、水泥土、石灰粉煤灰稳定碎石和水泥稳定碎石。半刚性基层广泛使用于我国是因为其能够提供良好的路面承载力，并且造价较低。然而，半刚性基层极易产生收缩(干燥收缩和温度收缩)裂缝，从而扩展到沥青面层，形成反射裂缝。工程实践表明，有的路面在基层铺筑完，且面层尚未铺筑时，便出现了收缩开裂。有的在面层铺筑后的第一个冬季就出现横向裂缝。

横向裂缝的出现给道路的使用性能带来严重的后果。一是影响路面美观，降低行使质量。二是破坏了路面结构的整体性和连续性，在一定程度上削弱了结构强度，例如裂缝处承载力较弱，弯沉较大。更为严重的是，外界的水分可以通过开裂处下渗，积聚在基层，造成基层水损害，并且弱化基层与面层之间的黏结，诱发其他病害的发生。研究表明，在发生横向裂缝的情况下，出现龟裂、唧浆、沉陷和松散的概率分别为33.73％、25.30％、20.48％和19.28％。此外，有研究表明，虽然我国高速公路设计年限为15年，但不到10年就要进行大中修，不到5年就要进行中修，这其中就有许多是横向裂缝导致的。因此，合理及时的处治横向裂缝具有重要的工程价值。

为了减少横向裂缝的出现，在进行路面设计时，需要选用抗缩裂性能较高的材料，因此，需要对道路材料的抗缩裂性能进行评价。现阶段，用来评价道路材料抗缩裂性能的相关指标有收缩系数、收缩抗裂系数和收缩能密度抗裂系数。这些指标要么只考虑了材料的收缩性能，没有考虑抗裂性能；要么只从应变的角度考虑，不够全面；要么虽然综合考虑了应力应变，但是没有考虑到材料在约束收缩过程中的损伤。材料在损伤过程中，会消耗掉一部分能量，使材料内部储存的能量减少。材料内部储存的能量才是其开裂的主要原因，当储存的能量超过其能够最大值时，材料就会开裂。所以，从能量储存的角度评价材料的抗缩裂性能更加全面且符合实际。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种基于能量储存的道路材料抗缩裂性能评价方法，综合考虑应力应变对收缩开裂的影响，以及材料在收缩过程中的产生的损伤和内部储存的能量，评价过程更加符合路面实际，结果更加准确。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于能量储存的道路材料抗缩裂性能评价方法，包括如下步骤：

(1)、按规定配合比成型道路材料圆柱体试件和梁式试件，道路材料可以是沥青混合料，也可以是半刚性材料；

(2)、取出一部分圆柱体试件，进行劈裂试验，获取劈裂强度；

(3)、取出一部分圆柱体试件，进行劈裂试验，当应力达到劈裂强度时卸载，获取应力-应变曲线；

(4)、计算上述应力-应变曲线中，卸载曲线与横轴包围的面积U_lim，此面积为道路材料能够储存的极限弹性应变能密度；