冲击荷载对透水沥青混凝土劈裂强度的影响_吴金荣

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1、冲击荷载对透水沥青混凝土劈裂强度的影响_吴金荣第32卷第5期2015年10月应用力学学报CHINESEJOURNALOFAPPLIEDMECHANICSVol.32No.5Oct.2015文章编号：1000-4939(2015)05-0871-05冲击荷载对透水沥青混凝土劈裂强度的影响吴金荣马芹永(安徽理工大学矿山地下工程教育部工程研究中心232001淮南)摘要：为了提高透水沥青路面的强度，首次对透水沥青混凝土进行了SHPB冲击劈裂试验，分析了透水沥青混凝土劈裂强度的变化规律，并与静态劈裂试验进行了对比。研究结果表明

2、：透水沥青混凝土的冲击劈裂强度随着冲击气压的增大而提高，并且试件出现了裂缝、块裂、碎裂三种破坏形态；冲击气压越大，冲击劈裂韧性指标越大，透水沥青混凝土抵抗冲击破坏的能力越强；劈裂强度动态增长因子越大，冲击劈裂强度相对于静态劈裂强度提高的幅度就越大；冲击劈裂强度约是静态劈裂强度的37.5～47.5倍。关键词：透水沥青混凝土；冲击荷载；冲击气压；劈裂强度；冲击劈裂韧性指标中图分类号：O347.3文献标识码：ADOI：———————————————————————————————————————————————10.117

3、76/cjam.32.05.B0241引言透水沥青混凝土(PermeableAsphaltConcrete，简称PAC)是由粗细集料、矿粉、改性沥青，并掺加适当的稳定剂所组成的一种新型路面材料，具有18%~25%的空隙率，能够迅速排除路表积水，减少路面水膜和行车水漂现象的产生，同时还具有降低噪音的功能；另外，其具有较大的表面粗糙度，增强了行车的安全性和舒适性。由于透水沥青混凝土具有上述优点，将成为道路路面的主要建筑材料。沥青混凝土作为一种广泛应用的路面材料，除了要承受静荷载作用外，在机场跑道中还要承受飞机起飞与降落产

4、生的巨大冲击作用，有时还要承受巨大的爆炸力、撞击力；重载超载现象也时有发生，使得沥青路面材料可能承受比荷载设计值大得多的瞬时作用，即冲击荷载的作用，且破坏性较强。在冲击荷载作用下，沥青混凝土路面材料的特性与静态或准静态下的性能有较大的差异。沥青路面材料动力学性能的研究受到了广泛的关注。文献[1]研究了沥青混凝土的应变率敏感性，认为集料破坏和结合料失效是其在动载条件下破坏的主要原因。文献[2]研究了温度、加载速率对沥青混凝土冲击压缩性能的影响。文献[3]研究了温度、应变率对普通沥青混凝土、改性沥青混凝土、纤维沥青混凝土

5、冲击性能的影响。文献[4]研究了温度、应变率对普通沥青混凝土和橡胶沥青混凝土单轴冲击压缩性能的影响。上述文献对沥青混凝土动力学特性的研究主要集中于密级配沥青混凝土，而对透水沥青混凝土动力学特性的研究未见专门的报道。———————————————————————————————————————————————透水沥青混凝土的空隙率较大，强度一般较低。但透水沥青混凝土除了要达到透水的目的外，还应具有足够的强度。因此，对透水沥青混凝土进行静态劈裂试验和不同冲击气压的SHPB冲击劈裂试验，研究不同冲击荷载作用下透水沥青混凝土

6、劈裂强度的变化规律，可为提高透水沥青混凝土的强度提供理论依据。基金项目：安徽省高校省级自然科学研究重点项目(KJ2013A082)收稿日期：2015-03-09修回日期：2015-07-23第一作者简介：吴金荣，女，1977年生，博士，安徽理工大学，副教授；研究方向——沥青混凝土动力学特性。通讯作者：马芹永，男，1964年生，博士，教授。E-mail：wujr2000@163.com872应用力学学报第32卷2试验材料与方法2.1试验材料透水沥青混凝土的粗细集料均采用淮南产的石灰石集料，级配为PAC-13型；掺加4%

7、的石灰石磨细矿粉；沥青为SBS改性沥青，用量为4.9%(质量比)；稳定剂采用聚酯纤维，质量掺量为0.4%。2.2试验方法冲击荷载是通过φ74mm变截面钢质分离式霍普金森压杆(SplitHopkinsonPressureBar，简称SHPB)装置施加，并以静态劈裂试验作为对照。2.2.1SHPB试验技术———————————————————————————————————————————————SHPB装置最初是由Hopkinson[5]在1914年提出来的，通过炸药爆炸或子弹撞击压杆杆端来获得压力与时间关系，仅能获得

8、应力脉冲信号，如图1将压杆所示。1949年Kolsky等[6]对其进行了改进，分离成两根杆，即入射杆和透射杆，将试件放在入射杆与透射杆之间承受脉冲并产生变形，能够获得应力和应变脉冲信号，这种装置称为分离式SHPB，又称为Kolsky杆，如图2所示。面时，两杆分开，此时压杆中产生的矩形压缩脉冲由入射杆自左向右传播，此应力波称为入射波εi。当脉冲传