水對(duì)瀝青混合料抗疲勞性能的影響試驗(yàn)研究

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1、水對(duì)瀝青混合料抗疲勞性能的影響試驗(yàn)研究-工程事故分析水對(duì)瀝青混合料抗疲勞性能的影響試驗(yàn)研究　水對(duì)瀝青混合料抗疲勞性能的影響試驗(yàn)研究-工程事故分析水對(duì)瀝青混合料抗疲勞性能的影響試驗(yàn)研究　摘要：本研究采用4種級(jí)配瀝青混合料,對(duì)試件設(shè)計(jì)了兩種水處理?xiàng)l件,與未經(jīng)水處理試件的疲勞試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。研究水對(duì)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(jī)理。,　　關(guān)鍵詞：瀝青混合料；降水；疲勞性能；機(jī)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(qiáng)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(huì)超過強(qiáng)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(shí)間等?！　∧壳皣鴥?nèi)道路界在濕度大氣因素對(duì)路面壽命影響這方面的研究工作進(jìn)行得很少，瀝青路面的水損害能在路面投入使用后不長時(shí)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(qiáng)度很快喪失，耐久性和抗疲勞性能下降很快，降水對(duì)瀝青混合料的宏觀力學(xué)性能會(huì)產(chǎn)生何種作用，對(duì)路面疲勞壽命會(huì)產(chǎn)生多大的影響，本研究就是針對(duì)這一問題展開試驗(yàn)?zāi)M和討論。　　1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(xiàng)指標(biāo)均符合規(guī)范要求。所采用的級(jí)配有AC-16、AC-20、SMA-16、SAC-16，其各自級(jí)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(jí)配范圍的中值，SAC-16取級(jí)配范圍的中值。其級(jí)配曲線見圖1。　　2試驗(yàn)方案　　采用傳統(tǒng)的疲勞理論，采用控制應(yīng)力方式。試驗(yàn)結(jié)果可用下式來表示：　?。?-1）　　式中：Nf-試件破壞時(shí)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(duì)試件每次施加常量應(yīng)力的最大幅值?！　≡囼?yàn)尺寸：50×50×250mm,跨徑150mm；荷載波形：半正矢波；荷載頻率：10Hz；試驗(yàn)溫度：常溫，15℃；加載方式：三分點(diǎn)加載；控

5、制方法：控制應(yīng)力的加載方式；　　針對(duì)選定級(jí)配，即本課題中所采用的級(jí)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(gè)小梁試件分別分為3組，每組12個(gè)試件，分別進(jìn)行如下處理：　?。?）一組采用條件1試驗(yàn)：條件1試驗(yàn)是將試件在常溫25℃下直接進(jìn)行疲勞試驗(yàn)；　?。?）一組采用條件2試驗(yàn)：條件2試驗(yàn)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(jìn)行疲勞試驗(yàn)；　?。?）一組采用條件3試驗(yàn)：條件3試驗(yàn)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(jìn)行疲勞試驗(yàn)。　　3試驗(yàn)結(jié)果　　AC-16、AC-20、SMA-16和SAC-16四種級(jí)配類型瀝青混合料的抗彎拉強(qiáng)度和疲勞試驗(yàn)結(jié)果如圖2～圖5所示?！　?試驗(yàn)結(jié)果分析　　上述試驗(yàn)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(duì)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(gè)參數(shù)k，n來反映。當(dāng)對(duì)應(yīng)力水平σ和疲勞壽命Nf進(jìn)行雙對(duì)數(shù)回歸時(shí)，可得到一條

7、直線，直線的截距為疲勞方程中k的對(duì)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(duì)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(duì)應(yīng)力水平的變化越敏感?！　♂槍?duì)圖2～圖5的疲勞曲線作以下分析和討論。　?。?）在疲勞試驗(yàn)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(duì)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(huì)加快瀝青混合料抗疲勞性能的衰減，另外，從試驗(yàn)結(jié)果看，7d浸水的處理方法比抽真空飽水的處理方法對(duì)混合料疲勞壽命的影響更大一些。　?。?）從n值來看，對(duì)于SAC-16級(jí)配，經(jīng)7d浸水試件疲勞方程的n值在其各自的三個(gè)疲勞方程的n值中最大，AC-20-I和AC-16-I兩種級(jí)配