沥青混合料低温弯曲 基于低温弯曲试验沥青混合料低温性能评价指标研究
时间：2019-04-20 03:14:09 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：为表征温度对沥青混合料低温抗裂性能的影响及沥青混合料本身抵抗低温的能力，本文在低温弯曲试验的基础上,从能量角度出发,引入单位体积破坏能的概念作为沥青混合料的低温性能的评价指标。利用该指标,文章对两种不同类型的沥青混合料分别在0℃，-10℃，-20℃进行低温弯曲试验,计算出单位体积破坏能,进而分析这一指标的特点与规律。
关键词 ：沥青混合料；低温性能；低温弯曲试验；破坏能
Abstract: for the characterization of asphalt mixture temperature low temperature crack influences the performance of asphalt mixture itself and the ability of low temperature resistance, low temperature bending test in this paper, on the basis of energy from the Angle, introduced the concept of unit volume damage can as asphalt mixture of low temperature performance evaluation index. Using the index, the article to the two kinds of different type of asphalt mixture at 0 ℃ respectively,-10 ℃, 20 ℃ low-temperature bending-to test, calculating unit volume damage can, and then analyzes the characteristics of the index and the rule.
Keywords: asphalt mixture; Low temperature performance; Low-temperature bending test; Ability damage
中图分类号：TU57+1文献标识码：A 文章编号：
1引言
目前，用于评价沥青混合料低温性能的试验主要是低温弯曲试验，该实验能真实模拟沥青混合料在低温条件下的受力状况。但是单使用破坏应变或弯拉强度作为评价指标也有局限性，研究发现以破坏弯拉应变或弯拉强度作为低温指标分别评价混合料的低温性能，会导致结果不一致 [1]。基于上述观点，本文从能量角度，用单位体积破坏能评价沥青混合料低温性能。
2 基于弯曲试验的低温评价指标
每种沥青混合料都具有一定的能量储存能力，该能量称为破坏能。沥青混合料试件破坏时能量消耗越大，该沥青路面的抗裂性能就越好。根据沥青混合料的破坏能的定义，可以将单位体积的破坏能表示为：
（1）
其中， 表示破坏能；εc为应力峰值时的应变。因此，判断沥青混合料是否发生低温开裂，即当
（2）
时，混合料不发生开裂，否则混合料发生低温开裂。对沥青混合料低温弯曲试验结果曲线进行分析，发现三次多项式可以很好地模拟低温弯曲试验上升阶段的应力-应变关系。即
（3）
其中，A、B、C、D是材料常数。将式（3）代入式（1），得到沥青混合料单位体积的破坏能：
（4）
3实验结果与分析
为表征温度对沥青混合料低温抗裂性能的影响及沥青混合料本身抵抗低温的能力，本文针对两种不同类型的沥青混合料，即AC16基质沥青混合料与SMA沥青混合料，分别在0℃，-10℃，-20℃进行低温弯曲试验。由应力-应变关系计算出破坏能，以此作为评价沥青混合料低温性能的指标。
根据试验数据绘制的应力-应变图，回归出三项式 拟合的应力应变三项式曲线的系数如下表所示:
表1 应力应变曲线三项式的系数拟合表
根据拟合回归出的三项式，由破坏能公式（4）计算出两种沥青混合料在不同温度条件下的破坏能。如下表2、表3:
表2AC16基质沥青混合料在不同试验温度下的破坏能（kj/m3）
表3SMA沥青混合料在不同试验温度下的破坏能(kj/m3)
观察AC-16和SMA沥青混合料的破坏能在不同温度下的规律，如下图1：
图1AC-16和SMA沥青混合料的在不同温度下的破坏能
得到如下规律：
（1）可直观地看出各类混合料的单位体积破坏能数值，从而轻易地将不同类型沥青混合料低温性能对比。如在-10℃，AC-16的破坏能是0.005761kj/m3，SMA沥青混合料的破坏能为0.009247kj/m3。前者单位体积破坏能小，抵抗变形的能力小，而后者单位体积破坏能大，抵抗变形的能力大。
（2） 随温度降低，两种沥青混合料的单位破坏能都相应减少。如0℃时SMA沥青混合料的破坏能是0.011427kj/m3，当温度降至-10℃时，混合料的破坏能减小到0.009247kj/m3，而-20℃时，破坏能为0.006397kj/m3。说明随温度降低，沥青混合料抵抗变形的能力减小，变形已由粘性过度到几乎完全弹性。可以得出单位体积破坏能在评价混合料低温性能中具有很好的规律性。
4结语
由于单位体积破坏能指标是混合料临界弯拉应变和弯拉强度双指标的综合，用它来评价沥青混合料的低温抗裂性能规避了使用单一指标带来的矛盾现象，且直观地反应沥青混合料低温性能的好坏，规律性良好，更科学,因此该指标可以成为低温研究领域的一个新方法。
参考文献
[1] 沈金安. 沥青及沥青混合料路用性能[M]. 人民交通出版社，2001. 357-452.
[2] 王国忠,王忠涛,高明星等.沥青稳定碎石基层混合料低温抗裂性能试验研究[J].内蒙古农业大学学报（自然科学版）,2008,29(3):137-143.
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