预切口沥青混合料小梁疲劳试验.pdf

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1、DOI：10．3969／j．issn．1672-4011．2013．03．060预切口沥青混合料小梁疲劳试验杨海玲(广东交通集团检测中心，广东广州510550)摘要：沥青路面在初始裂纹形成后的裂纹扩展规律对于沥青路面的设计和养护具有重要的理论与实践意义。本试验采用疲劳荷栽加栽模式，进行预切口小梁疲劳断裂试验，其结果显示为，对于I—II复合型裂纹的扩展初期表现出复合裂纹扩展特性，随着裂纹的继续扩展，表现出I型裂纹特征，随着预切口到加裁中心距离的增大，沥青混合料小梁的疲劳寿命增大；对于连续级配沥青混合料，最大粒径越大，小梁的疲劳寿命越长

2、。关键词：裂纹扩展规律；预切口小梁疲劳断裂试验；裂纹扩展；疲劳寿命中图分类号：TU502+．6文献标志码：B文章编号：1672—4011(2013)03—0130—030前言沥青路面的开裂和裂纹扩展规律是当前沥青道路研究的前沿。路面产生的开裂，如低温缩裂、疲劳开裂，都是从内部潜在的微裂纹扩展开始的。I型裂纹的扩展沿原裂纹面方向进行，而在工程实际中，裂纹大多处于复合型变形状态，裂纹的扩展方向也往往会偏离原来的裂纹面方向；II型裂纹扩展受剪应力控制，剪应力作用于裂纹面内而且垂直于裂纹线，裂纹沿裂纹面滑开扩展¨。J。迄今为止，世界各国采用

3、各种各样的试件进行沥青混合料的疲劳断裂试验，主要以模拟I型裂纹开裂为主。然而在实际路面结构中确实存在I一Ⅱ复合型裂纹扩展模式，他产生的荷载模式主要是交通荷载与反射裂纹或疲劳裂纹之间相互作用的位置关系HJ。国内毛成利用切口小梁试验模拟了I一Ⅱ复合型裂纹的扩展行为，其用三点弯曲试验，利用预切口偏离加载中点来形成裂纹的复合模式，但由于试验条件的限制，没有采用疲劳荷载加载模式，只进行了单压试验。本文考虑到沥青路面实际的工作特性，进行预切口小梁疲劳断裂试验。由此而设计的沥青混合料小梁三点弯曲疲劳试验，通过在小梁底部预切半圆形切口，使小梁在重复

4、荷载作用下发生复合裂纹的萌生、扩展，并模拟多条裂纹的相互影响。试验方案如图1所示。图1(a)为三点弯曲疲劳试验示意图，荷载P采用半正矢波函数，小梁尺寸为50×50×300(mln)。图1(b)为裂纹萌生和扩展模拟试件。裂纹萌生和扩展是同一次疲劳试验的两个阶段，其中第一阶段为裂纹萌生，第二阶段为裂纹扩展。半圆形切口ro=15lnln通过切口圆心与加载中点距离a的变化实现裂纹的不同工况。每次试验记录裂纹萌生、扩展时程，包括小梁切口附近的应变、挠度，裂纹萌生寿命、长度，阶段裂纹方向、长度以及不同长度对应的荷载周次。作者简介：杨海玲(197

5、5一)，女，广东大埔人，工程师，研究方向：道路检测。(a)三点弯曲疲劳试验示意图(b)裂纹萌生、扩展试验试件图1沥青混合料小菜疲劳试验1试件制作与试验装置本次试验采用SBS改性沥青，沥青性能参数见表1，并符合JTGF40—2004标准要求。混合料为SMA一13沥青玛蹄脂碎石混合料，沥青混凝土马歇尔实验结果见表2。表1沥青主要指标SBS改性沥青项目计量单位标准要求测试数据针人度／(25"C，1009、5s)O．1mm≥4063．O延度／(5era／rain，15'13)Cm≥3041．0软化点／环球法℃≥8091．5闪点／COC℃≥2

6、30320含腊量／蒸馏法％密度／15℃g：,／em3实测1．031溶解度／三氯乙烯％≥9999．5表2沥青混合科马歇尔试验计量标准实测值指标单位要求l234平均值稳定度／MSkN≥6．014．3514．2614．7414．3314．42浸水残留稳定度／MSo％流值／FLmm3．13．33．13．33．2马歇尔试验密度／p$／cm32．4352．4332．4312．4322433理论密度／ptgJcm32．521Z521空隙度／W％3—43．43．53．63．5矿料间隙率／VMA％≥1717．417．517．617．5粗集料间目茕率／

7、v(：A血％75～沥青饱和度／VFA％80．480．079．779．880．O85本次实验9．5～13．2和4．75—9．5两种粒径的石料采用玄武岩，同时掺加0．3％的木质纤维。通过马歇尔实验确定油石比为6．29％。详细材料用量见表3-4。表3沥青混凝土层材料用量密度沥青含量体积总质量沥青用量集料质量鲆维用量／(g／cm3)／％／em3／g2．4335．813500032845519050．4309404．6985．4表4沥青混凝土层级配合成用量总质量选料仓号配合比各料分质量实际备料量／g／％／g一号仓1443316．665019．

8、4二号仓618564．427865．4三号仓3299009．5148615．7464424．03四号仓38120750．2176481．1矿粉10117573．846442．4总计10030940．5464424试件采用轮碾压法成型，