[发明专利]一种基于室内试验的Top-down型路面裂缝模型及其评价方法

权利要求书

1.一种基于室内试验的Top-down型路面裂缝模型评价方法，其特征在于，路面裂缝模型包括试验箱（5），所述试验箱（5）的侧面设有控温装置（3），所述试验箱（5）内设有一圈限位板（12），所述限位板（12）和所述试验箱（5）的底板所形成的空腔内用于放置大小相匹配的道路结构模型，所述道路结构模型包括从下往上依次设置的土基层（8）、半刚性基层（6）和面层（4），所述半刚性基层（6）从中间开始向其中一端逐渐设置高差，所述面层（4）上设有荷载仪（1），所述试验箱（5）的两侧连接有连接杆（11），所述连接杆（11）上设有加湿喷头（2），所述加湿喷头（2）与加湿器相连，所述控温装置（3）、所述加湿器和所述荷载仪（1）均与电源相连，

所述道路结构模型有三组，第一组道路结构模型的面层（4）为SMA-13沥青混合料面层，第二组道路结构模型的面层（4）为AC-13沥青混凝土面层，第三组道路结构模型的面层（4）为AM-13沥青混合料面层，

路面裂缝模型评价方法包括如下步骤：

步骤1：启动控温装置（3）和加湿器，预热试验箱（5），使得试验箱（5）内温度保持60℃，湿度保持50%；

步骤2：启动荷载仪（1），使得荷载仪（1）在道路结构模型上做往复运动，荷载仪（1）的轮载大小为0.7MPa，碾压频率为42次/min；

步骤3：以每小时3℃的降温幅度调节控温装置（3），记录面层（4）表面出现第一条宽度≥3mm的裂缝时荷载仪（1）的荷载轮所行走的次数，即为第一条裂缝开裂寿命n1，记录第一条裂缝贯穿面层（4）至面层（4）的底部时荷载仪（1）的荷载轮所行走的次数，即为第一条裂缝断裂寿命m1；

步骤4：继续以每小时3℃的降温幅度调节控温装置（3），温度的下限值为-30℃，当达到下限值后，以每小时3℃的比例升温至60°，降温升温过程循环进行；

时间t内依次记录下宽度≥3mm的第i个裂缝时荷载仪（1）的荷载轮所行走的次数，即为第i条裂缝开裂寿命ni，及第i个裂缝贯穿面层（4）至面层（4）的底部时荷载仪（1）的荷载轮所行走的次数，即为第i条裂缝断裂寿命mi；

步骤5：通过道路模型裂缝评价指标评价路面材料的抗裂性；

步骤6：关闭控温装置（3）和加湿器，待温度冷却至室温，湿度变成室内湿度，取出道路结构模型，对宽度≥1cm的裂缝进行多种方式的修补；

步骤7：将修补后的道路结构模型再次放入限位板（12）和试验箱（5）的底板所形成的空腔内，重复步骤1-步骤2，记录修补后的道路结构模型第一条裂缝开裂寿命n1’；

步骤8：基于修补后的道路结构模型第一条裂缝开裂寿命n1’评价修补方式的优劣，n1’越大，说明该修补方式下，道路的抗裂性越好，n1’越小，说明该修补方式下，道路的抗裂性越差；

道路模型裂缝评价指标包括第一条裂缝开裂寿命n1、第一条裂缝断裂寿命m1、第一条裂缝扩展速率k1或裂缝综合得分S，

第i条裂缝的抗裂性综合得分Si和总得分S的公式分别为：

（2）

(3)

其中，di表示第i个裂缝的宽度，dmin表示宽度≥3mm的所有裂缝中裂缝宽度的最小值，ni表示第i条裂缝开裂寿命、mi表示第i条裂缝断裂寿命，nmax表示宽度≥3mm的所有裂缝中裂缝开裂寿命的最大值，mmax表示宽度≥3mm的所有裂缝中裂缝断裂寿命的最大值，ω1表示裂缝宽度权重，ω2表示裂缝寿命权重，ω1和ω2均为常数，且ω2＞ω1，S是裂缝综合得分，代表一次试验中抗裂性总得分，k表示时间t内宽度≥3mm的裂缝的个数，

S越小，说明材料的抗裂性越差, S越大，说明材料的抗裂性越好。

2.根据权利要求1所述的一种基于室内试验的Top-down型路面裂缝模型评价方法，其特征在于，所述土基层（8）、所述半刚性基层（6）和所述面层（4）的长和宽均为300mm，所述土基层（8）采用压实细粒黏土，厚度为200mm，所述半刚性基层（6）采用水泥稳定碎石，厚度为200mm，所述半刚性基层（6）和所述面层（4）的连接部分采用SBS改性沥青进行粘结，所述面层（4）的厚度为60mm。

3.根据权利要求1所述的一种基于室内试验的Top-down型路面裂缝模型评价方法，其特征在于，所述荷载仪（1）为车辙试验仪，所述控温装置（3）、所述加湿器和所述荷载仪（1）均通过控制器（7）控制。