基于半圆弯曲试验的沥青混合料断裂试验方法和评价指标研究

摘要

温缩裂缝是沥青路面主要破坏形式之一，温度骤降时，沥青路面内部产生温度应力，当温度应力超过沥青混合料的抗拉强度时，沥青路面就产生开裂。对于沥青混凝土的抗裂性能的研究，重点是抗裂性能的试验方法和评价指标。目前评价沥青混合料抗裂性能的试验方法主要有劈裂试验、小梁三点弯曲试验、半圆弯曲试验和圆盘紧凑拉伸试验等。对各种试件的应力强度因子进行了分析，研究了应力强度因子的变化规律，确定了对应力强度因子影响最小的切口深度范围。
　　不同的试验方法和对应的评价指标有各自的优缺点，本文通过分析不同的试验方法，确定了以带切口的半圆弯曲试验作为评价沥青混合料的抗裂性能试验方法。通过不同切口深度的试件断裂能，拟合计算得到沥青混合料的基准断裂能，论证了用基准断裂能作为沥青混合料抗裂性能评价指标的合理性。
　　本文研究了半圆弯曲试验的装置设置，成型方法以及试件几何参数，确定采用旋转压实成型试件，切割成直径150mm，厚度50mm的试件，切口深度分别为10mm，20mm，30mm。在此基础上展开了半圆弯曲试验，分析了半圆弯曲试验的破坏过程，在温度较低的时候，试件属于脆性破坏，温度较高时，试件的断裂属于韧性破坏。韧性破坏过程中，在失稳破坏后混合料仍有一定的残余强度，在荷载曲线反弯点后，强度变得很小。可以用反弯点处的断裂能来评价沥青路面的极限抗裂强度。
　　在半圆弯曲试验的基础上，分析了沥青性质、级配、温度、切口深度等因素对混合料抗裂性能的影响。结果表明，AC类和SMA类沥青混合料在15℃时抗裂性能较弱，在0℃附近基准断裂能达到最大值，抗裂性能最好，在-15℃时，抗裂性能很差。沥青性质、级配、最大公称粒径不同，都会影响沥青混合料的抗裂性能，在不同的温度下，影响力也不同。在温度较低时，如-15℃时，沥青，最大公称粒径的不同已经不对基准断裂能产生影响，但级配类型不同仍对混合料的抗裂性能产生一定的影响。切口深度直接影响混合料的断裂能，切口深度越大，断裂能越小。

目录

第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3主要研究内容及技术路线

第二章 断裂试验方法及应力强度因子比较分析

2.1应力强度因子基本理论

2.2断裂性能试验方法对比分析

2.3不同断裂试验方法的应力强度因子计算与比较分析

2.4 本章小结

第三章 半圆弯曲试验方法及评价指标研究

3.1半圆弯曲试验方法研究

3.2基于能量的半圆弯曲试验评价指标分析

3.3半圆弯曲试验与劈裂试验对比分析

3.4本章小结

第四章 基于半圆弯曲试验的沥青混合料断裂过程形态与抗裂性能评价

4.1 沥青混合料组成设计及试件制备

4.2半圆弯曲试验破坏形态与过程分析

4.3半圆弯曲试验断裂韧度和基准断裂能分析

4.4本章小结

第五章 基于半圆弯曲试验的沥青混合抗裂性能影响因素分析

5.1沥青性质对抗裂性能的影响

5.2级配对混合料抗裂性能的影响

5.3测试温度对沥青混合抗裂性能的影响分析

5.4切口深度对沥青混合抗裂性能的影响分析

5.5 本章小结

总结和展望

主要结论

进一步研究及建议

参考文献

致谢