水對瀝青混合料抗疲勞性能的影響試驗研究

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1、水對瀝青混合料抗疲勞性能的影響試驗研究-工程事故分析水對瀝青混合料抗疲勞性能的影響試驗研究　水對瀝青混合料抗疲勞性能的影響試驗研究-工程事故分析水對瀝青混合料抗疲勞性能的影響試驗研究　摘要：本研究采用4種級配瀝青混合料,對試件設(shè)計了兩種水處理條件,與未經(jīng)水處理試件的疲勞試驗結(jié)果進行對比。研究水對瀝青混合料疲勞性能的影響,并初步分析水使混合料抗疲勞性能下降的力學(xué)機理。,　　關(guān)鍵詞：瀝青混合料；降水；疲勞性能；機理　　　　　瀝青混合料抗疲勞性能即路面混合料在反復(fù)荷載作用下抵抗破壞的能力。路面使用期限間經(jīng)

2、受車輪荷載反復(fù)作用，長期處于應(yīng)力應(yīng)變交疊變化狀態(tài)，致使路面結(jié)構(gòu)強度逐漸下降。當(dāng)荷載反復(fù)作用超過一定次數(shù)后，在荷載作用下路面內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力就會超過強度下降后的結(jié)構(gòu)抗力，使路面出現(xiàn)裂紋，產(chǎn)生疲勞斷裂。瀝青路面的疲勞壽命除了受荷載條件的影響外，還受到材料性質(zhì)和環(huán)境變化影響，具體包括荷載歷史、加載頻率、施加應(yīng)力或應(yīng)變波譜形式以及荷載間歇時間等?！　∧壳皣鴥?nèi)道路界在濕度大氣因素對路面壽命影響這方面的研究工作進行得很少，瀝青路面的水損害能在路面投入使用后不長時間內(nèi)發(fā)生，而且一旦開始病害發(fā)展較快，說明材料在降水和汽

3、車荷載的反復(fù)作用下強度很快喪失，耐久性和抗疲勞性能下降很快，降水對瀝青混合料的宏觀力學(xué)性能會產(chǎn)生何種作用，對路面疲勞壽命會產(chǎn)生多大的影響，本研究就是針對這一問題展開試驗?zāi)M和討論?！　?原材料的選取　　本課題采用埃索AH-90#瀝青。該瀝青滿足重交通道路瀝青AH-90#的技術(shù)要求。集料全部采用閃長巖，礦粉為石灰石磨制而成，集料各項指標(biāo)均符合規(guī)范要求。所采用的級配有AC-16、AC-20、SMA-16、SAC-16，其各自級配的選取又分為這樣幾種情況，AC-16、AC-20則均采用規(guī)范中推薦的值，SM

4、A-16取《公路瀝青瑪蹄脂碎石路面技術(shù)指南》（SHCF40-01-2002）推薦級配范圍的中值，SAC-16取級配范圍的中值。其級配曲線見圖1?！　?試驗方案　　采用傳統(tǒng)的疲勞理論，采用控制應(yīng)力方式。試驗結(jié)果可用下式來表示：　?。?-1）　　式中：Nf-試件破壞時加載次數(shù)；　　k，n-取決于瀝青混合料成分和特性的常數(shù)；　　σ-對試件每次施加常量應(yīng)力的最大幅值?！　≡囼灣叽纾?0×50×250mm,跨徑150mm；荷載波形：半正矢波；荷載頻率：10Hz；試驗溫度：常溫，15℃；加載方式：三分點加載；控

5、制方法：控制應(yīng)力的加載方式；　　針對選定級配，即本課題中所采用的級配AC-16-I、AC-20-I、瀝青瑪蹄脂碎石SMA-16、多碎石瀝青混凝土SAC-16，將每種瀝青混合料切制好的36個小梁試件分別分為3組，每組12個試件，分別進行如下處理：　?。?）一組采用條件1試驗：條件1試驗是將試件在常溫25℃下直接進行疲勞試驗；　?。?）一組采用條件2試驗：條件2試驗是將試件在常溫25℃作浸水7d處理，取出后立即在25℃條件下進行疲勞試驗；　?。?）一組采用條件3試驗：條件3試驗是先將試件放入水中抽真空（

6、254-600mmHg）15min，然后讓試件飽水0.5h，再將試件放入25℃水浴中保溫2h，取出立即在25℃條件下進行疲勞試驗。　　3試驗結(jié)果　　AC-16、AC-20、SMA-16和SAC-16四種級配類型瀝青混合料的抗彎拉強度和疲勞試驗結(jié)果如圖2～圖5所示?！　?試驗結(jié)果分析　　上述試驗所示的疲勞方程可寫成通式，該方程表明瀝青混合料的應(yīng)力水平與疲勞壽命之間在雙對數(shù)坐標(biāo)上存在著線性關(guān)系，瀝青混合料疲勞性能通過疲勞方程的兩個參數(shù)k，n來反映。當(dāng)對應(yīng)力水平σ和疲勞壽命Nf進行雙對數(shù)回歸時，可得到一條

7、直線，直線的截距為疲勞方程中k的對數(shù)，斜率為疲勞方程中的n。k值反映疲勞曲線線位的高低，k值越大，表明混合料的抗疲勞性能越好。而n值反映的疲勞壽命對應(yīng)力水平變化的敏感程度，n值越大，疲勞曲線越陡，說明混合料的疲勞壽命對應(yīng)力水平的變化越敏感?！　♂槍D2～圖5的疲勞曲線作以下分析和討論?！　。?）在疲勞試驗過程中，瀝青混合料小梁試件底部的彎拉應(yīng)變隨荷載作用次數(shù)的增加總的變化規(guī)律是：總應(yīng)變隨加載次數(shù)的增加而逐漸增大，其增大速度與荷載應(yīng)力水平有關(guān)，應(yīng)力水平越高，增大的速度越快?！　。?）經(jīng)水處理后試件疲勞

8、方程的k值都比未經(jīng)處理試件疲勞方程的k值小，表明經(jīng)水處理過的試件的疲勞壽命均比未經(jīng)水處理試件的疲勞壽命短，顯示水對瀝青混合料小梁試件的疲勞壽命表現(xiàn)出明顯影響，經(jīng)水處理后小梁試件的疲勞壽命均縮短，說明水會加快瀝青混合料抗疲勞性能的衰減，另外，從試驗結(jié)果看，7d浸水的處理方法比抽真空飽水的處理方法對混合料疲勞壽命的影響更大一些?！　。?）從n值來看，對于SAC-16級配，經(jīng)7d浸水試件疲勞方程的n值在其各自的三個疲勞方程的n值中最大，AC-20-I和AC-16-I兩種級配