基于耗散能理论的老化沥青混合料疲劳方程.pdfVIP

。。4 中外公路 雾雹嚣曹 文章编号：1671--2579(2012}03--0284--03 基于耗散能理论的老化沥青混合料疲劳方程 吕松涛，郑健龙 (长沙理工大学交通运输工程学院，湖南长沙410004) 摘要：为了分析不同老化程度对沥青混合料疲劳性能的影响，首先对沥青混合料的老化 试验方法进行改进，通过对沥青混合料进行短期与长期老化试验，得到不同老化程度的沥青 混合料，利用不同老化程度下的沥青混合料疲劳试验结果。基于耗散能原理对其进行回归分 析，得到其用耗散能表示的疲劳方程。研究表明：不同老化程度下的沥青混合料疲劳寿命与 累积耗散能在双对数坐标中表现出较好的线性关系，可以认为基于耗散能的沥青混合料疲劳 方程同时考虑了试验温度、加载频率和老化程度等的影响，该疲劳方程统一了不同老化程度 下的疲劳方程，为简化老化沥青混合料疲劳规律的分析提供了依据。 关键词：沥青路面；疲劳；老化；能量原理；累积耗散能 为了较真实地模拟实际沥青路面的疲劳破坏过 1 前言 程，需要在不同的老化程度下分别进行沥青混合料的 疲劳性能研究。 Van 沥青混合料的拌和、摊铺、碾压施工过程中存在短 Dijk指出无论是采取应力控制还是应变控 期老化现象，在此高温状态下，其轻组分容易挥发，在 制的疲劳试验，也不管加载的温度与频率如何，对于确 开放交通后的使用过程中又会存在光氧等长期老化作 定的沥青混合料，其疲劳寿命与对应的累积耗散能二 用。因此一般可以把沥青混合料的老化过程分为两个 者之问存在着一一对应关系，累积耗散能随疲劳寿命 阶段，即施工过程中的短期热老化和路面服役期的光 的增加而增加，利用该方法确定的疲劳方程同时考虑 氧长期老化。随着老化的加剧，沥青路面抗变形的能 了试验温度、加载频率、加载模式等试验因素的影响， 力降低，在行车荷载和气候的作用下，极易产生裂缝最 利用能量原理来分析沥青混合料的疲劳特性大都针对 终导致路面的破坏，单独用沥青的老化不能对沥青混 未老化的沥青混合料，沥青混合料老化后是否仍具有 合料的老化性质给以充分的评价和预见，沥青混合料 该性质还值得研究，即该方程能否同时考虑老化程度 的抗老化能力与水稳定性、疲劳耐久性、高温稳定性和 的影响还值得论证，到目前为止，还未看到有关此方面 低温抗裂性一样，都是与沥青路面使用质量相关的最 的研究成果。 基本路用性能，直接影响沥青路面的使用寿命。 沥青路面发生疲劳破坏时已经经历了短期老化与 2 沥青混合料老化及疲劳试验方案 一定时期的长期老化，这说明进行沥青混合料疲劳性 能的研究时应考虑老化的影响，同时，由于沥青路面发 2．1沥青混合料老化试验方案 生疲劳破坏的时期不同，则对应的老化程度也必将不 同，因此还应考虑不同老化程度对沥青路面疲劳性能 方法的试验条件是固定的，即沥青混合料试件在烘箱 的影响。目前国内外的大多数疲劳试验未充分考虑不 内老化5d、烘箱温度控制为85℃。用此条件模拟实际 同老化程度对疲劳性能的影响，室内成型的试件在拌 沥青路面6～9年的长期老化，该试验条件不适合对疲 和成型过程中无意识地会存在一定程度的短期老化现 劳性能的分析，这是因为沥青路面疲劳破坏与交通量 象，但一般不会刻意进