一种沥青混合料自愈合能力评价方法
【专利摘要】本发明公开了一种沥青混合料自愈合能力的评价方法，基于沥青混合料四点弯曲疲劳试验，在传统的疲劳试验步骤后，引入间歇期，将试件放置在一定环境下进行养护，然后再进行疲劳试验，形成“疲劳-愈合-再疲劳”的试验模式。通过比较两次疲劳试验的劲度模量变化曲线，建立愈合指标函数，选择愈合指数HI作为评价沥青混合料自愈合能力的关键指标，能够有效评价不同类型沥青混合料的自愈合能力，还可以测试出不同的自愈时间、自愈温度、自愈前混合料损伤程度等因素对沥青混合料自愈作用的影响，而且该方法简便可行，易于操作，数据准确可靠，为基于性能的沥青路面长寿命设计和全寿命周期沥青路面养护规划制定提供技术指标依据。
【专利说明】一种沥青混合料自愈合能力评价方法
【技术领域】
[0001]本发明属于公路浙青路面材料性能检测【技术领域】，涉及一种浙青混合料疲劳自愈特性的评价方法。
【背景技术】
[0002]浙青混合料的自愈，可以简单的定义为，由于重复行车荷载作用浙青混合料产生的裂缝部分或全部愈合的过程。当浙青混合料产生疲劳时，其硬度和强度会衰减。很多研究者已经观察到，在循环荷载过程当中，浙青混合料会经历微裂纹产生、增长，最后形成宏观裂缝这三个阶段。关于愈合行为的内在原因，目前存在两种说法:物理化学说和力学性能说。前一种是指伴随化学结构的修复，微观的疲劳损伤也减速了。它与浙青以及浙青混合料的化学成分和物理化学特性有关。后一种说法就是，愈合行为能被定义为材料在间歇期自身力学性能的部分恢复(例如强度和模量)。
[0003]研究表明，受损浙青混合料的力学性能在很大程度上都可以恢复，但是这种恢复(愈合)能力取决于多方面因素，包括浙青混合料的组成、受损程度，以及荷载、温度、时间(恢复期或休息期长短)等外部条件。尽管浙青材料的自愈性能对路面寿命设计有着重要的影响，但是在各国的设计规范中，很少有明确考虑混合料自愈性质的，这就直接造成了路面设计寿命与实际使用寿命之间的偏差；个别国家在设计方法中处理为简单放大室内疲劳寿命，而放大系数为4至100不等，可以看出，差异很大。
[0004]综上所述，浙青混合料的自愈性能对其疲劳寿命具有重要影响。目前，国内尚无比较系统规范的浙青混合料自愈合能力评价方法，已有的方法主要为比较间歇前后(愈合前后)浙青混合料的模量变化评 价浙青混合料的自愈特性，以间歇前后模量变化率作为自愈性评价指标。具体计算公式如下:
^after _ SI?=fore
[0005]esc= ^^5^X100%
^before
[0006]式中:RSC——劲度模量变化率；
[0007]Safter——间歇后劲度模量，单位MPa ；
[0008]Sbefore——间歇前劲度模量，单位MPa ；
[0009]该评价指标揭示了浙青混合料总的愈合特性，但不能区分总愈合中和损伤相关的愈合，即没有除去愈合数据中空间硬化和冷却的影响，以确定总愈合中恢复的纯损伤。对应加载过程中使劲度模量下降的因素:损伤、空间软化和发热，愈合过程中使劲度模量上升的因素为:损伤恢复、空间硬化和冷却。其中，空间软化和冷却会导致劲度模量的增加，但从损伤角度来看，劲度模量的增加没有物理意义。因此该评价指标的精确性不足，并且该指标不能反映浙青混合料抵抗荷载作用能力的恢复程度。
[0010]建立科学系统的浙青混合料自愈合能力评价方法，可以有效地判断不同类型混合料的自愈能力，从而指导工程实践，优化浙青混合料的使用，延长道路寿命。
【发明内容】
[0011]技术问题:本发明的目的是提出一种数据准确可靠，试验方法简单可行，易于推广的浙青混合料自愈合能力评价方法。
[0012]技术方案:本发明的浙青混合料自愈合能力评价方法，包括如下步骤:
[0013]I)疲劳试验:
[0014]根据《公路工程浙青及混合料试验规程》JTG E20-2011中浙青混合料四点弯曲疲劳试验规程，准备试件并进行四点弯曲疲劳试验；
[0015]2)受损试件愈合:
[0016]将步骤I)中达到疲劳试验终止条件的梁试件放置在表面平整的硬玻璃板或瓷砖上，在设定的条件下进行养护，所述设定的条件为根据试验需要设定的养护温度和养护时间；
[0017]3)再次进行疲劳试验:
[0018]将步骤2)中养护后的受损梁试件根据《公路工程浙青及混合料试验规程》JTGE20-2011中浙青混合料四点弯曲疲劳试验规程，再次进行受损梁试件的四点弯曲疲劳试验；
[0019]4)将步骤I)和 3)中所得试验数据进行汇总，绘制浙青混合料愈合前后劲度模量随加载时间的关系曲线，然后计算损伤速率D和愈合指数HI，损伤速率D的定义为劲度模量随加载次数衰减曲线的斜率，具体计算公式如下:
[0020]
【权利要求】
1.一种浙青混合料自愈合能力评价方法，其特征在于，该方法包括如下步骤: 1)疲劳试验: 根据《公路工程浙青及混合料试验规程》JTG E20-2011中浙青混合料四点弯曲疲劳试验规程，准备试件并进行四点弯曲疲劳试验； 2)受损试件愈合: 将所述步骤I)中达到疲劳试验终止条件的梁试件放置在表面平整的硬玻璃板或瓷砖上，在设定的条件下进行养护，所述设定的条件为根据试验需要设定的养护温度和养护时间； 3)再次进行疲劳试验: 将所述步骤2)中养护后的受损梁试件根据《公路工程浙青及混合料试验规程》JTGE20-2011中浙青混合料四点弯曲疲劳试验规程，再次进行受损梁试件的四点弯曲疲劳试验; 4)将所述步骤I)和3)中所得试验数据进行汇总，绘制浙青混合料愈合前后劲度模量随加载时间的关系曲线，然后计算损伤速率D和愈合指数HI，所述损伤速率D的定义为劲度模量随加载次数衰减曲线的斜率，具体计算公式如下:
t 式中:D——到达设定疲劳破坏比例时对应的模量损伤速率； S0——初始劲度模量，单位 MPa ； St——终止劲度模量，单位MPa ； t——劲度模量数由Stj变化到St所需的时间，单位S ； 所述愈合指数HI的定义为梁试件在愈合前的损伤速率与试件在愈合后的损伤速率比值，具体计算公式如下: m = χι 00%
D after 式中:DbrfOTe 试件在愈合如的损伤速率； Daft 试件在愈合后的损伤速率； 5)根据愈合指数HI评价浙青混合料的自愈合能力，愈合指数HI越大,表明浙青混合料自愈合能力越强。
2.根据权利要求1所述的浙青混合料自愈合能力评价方法，其特征在于，所述步骤I)和步骤3)的疲劳试验中，所选择测量的试验参数相同，所述试验参数包括:试验温度、加载模式、加载波形、加载频率、应力/应变水平。
【文档编号】G01N3/20GK103487333SQ201310472444
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年10月11日 优先权日:2013年10月11日
【发明者】杨军, 王昊鹏, 王征, 龚明辉, 王晓, 陈先华, 王建伟, 陈小兵 申请人:东南大学