低溫破壞能評(píng)價(jià)瀝青混合料低溫性能研究

郭博

摘要：針對(duì)采用低溫彎拉應(yīng)變和低溫彎拉強(qiáng)度表征瀝青混合料低溫性能所表現(xiàn)出的矛盾，本文引入低溫破壞能評(píng)價(jià)瀝青混合料的低溫性能。在0℃，-10℃，-20℃三個(gè)低溫條件下，對(duì)AC-16（基質(zhì)）、 SMA-16兩種典型類型瀝青混合料進(jìn)行低溫彎曲試驗(yàn)，計(jì)算單位體積破壞能。結(jié)果表明，低溫破壞能與溫度基本成直線關(guān)系，該指標(biāo)綜合了低溫彎拉應(yīng)變和低溫彎拉強(qiáng)度兩種指標(biāo)，有效地削弱了單一指標(biāo)帶來(lái)的誤差，是一種直觀、可靠、準(zhǔn)確的瀝青混合料低溫性能評(píng)價(jià)指標(biāo)。

Abstract： In view of the contradiction between low temperature flexural tensile strain and low temperature flexural tensile strength is used to characterize the low temperature performance of asphalt mixture， in this paper， low temperature damage energy can be used to evaluate the low temperature performance of asphalt mixture. Under these low temperature conditions of 0℃， -10℃， and -20℃， the AC-16 （matrix） and SMA-16 two typical types of asphalt mixture were subjected to low temperature bending test， calculated unit volume damage energy. The result shows， low temperature damage energy can be linearly related to temperature， the index combines two indexes of low temperature flexural tensile strain and low temperature flexural tensile strength， effectively weaken the error caused by a single index， it is an intuitive， reliable and accurate evaluation index of asphalt mixture at low temperature.

關(guān)鍵詞：低溫彎拉應(yīng)變；低溫彎拉強(qiáng)度；低溫彎曲試驗(yàn)；低溫破壞能

Key words： low temperature flexural tensile strain；low temperature flexural tensile strength；low temperature bending test；low temperature damage energy

中圖分類號(hào)：U414 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）35-0221-02

0 引言

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)瀝青混合料低溫性能的評(píng)價(jià)很多，如美國(guó)SHRP計(jì)劃推薦的約束試件溫度應(yīng)力及J-積分試驗(yàn)，中國(guó)“八五”攻關(guān)推薦的低溫彎曲蠕變?cè)囼?yàn)的試驗(yàn)，低溫彎曲試驗(yàn)，其中以低溫彎拉應(yīng)或低溫彎拉強(qiáng)度表征瀝青混合料低溫性能的低溫彎曲試驗(yàn)，因其能較真實(shí)地模擬瀝青混合料在低溫條件下的受力狀況而得到廣泛認(rèn)同，但單一采用破壞應(yīng)變或彎拉強(qiáng)度作為評(píng)價(jià)指標(biāo)有其局限性，相關(guān)研究表明，但使用單一指標(biāo)評(píng)價(jià)，會(huì)出現(xiàn)破壞彎拉應(yīng)變相接近而破壞彎拉強(qiáng)度相差很大的矛盾現(xiàn)象[1]。

由于單一指標(biāo)存在上述缺點(diǎn)，本文在低溫彎曲試驗(yàn)基礎(chǔ)上，采用試驗(yàn)試件單位體積破壞所消耗的能量（單位體積破壞能）評(píng)價(jià)瀝青混合料的低溫性能。在試驗(yàn)溫度0℃，-10℃，-20℃條件下，對(duì)AC-16基質(zhì)、SMA-16兩種不同類型瀝青混合料進(jìn)行低溫彎曲試驗(yàn)，計(jì)算其單位體積破壞能，尋求溫度變化下，低溫破壞能的發(fā)展規(guī)律。

1 原材料及試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

1.1 原材料

本文瀝青選用殼牌70#瀝青，25℃針入度73.0（0.1mm），15℃延度116.1cm，軟化點(diǎn)46.8℃。

集料選用無(wú)風(fēng)化、不含雜質(zhì)的石灰?guī)r，礦粉采用磨細(xì)的石灰石粉，粗集料表觀密度2.897g/cm3，細(xì)集料表觀密度2.892g/cm3，礦粉表觀密度2.7212g/cm3。

1.2 試驗(yàn)方案

本文選用AC16基質(zhì)、SMA兩種典型的瀝青混合料，其級(jí)配如表1所示。

2 溫度與破壞能關(guān)系研究

2.1 低溫破壞能的定義

2.2 試驗(yàn)溫度與破壞能關(guān)系

本文選用AC-16基質(zhì)、SMA-16兩種典型瀝青混合料，分別在0℃，-10℃，-20℃三個(gè)低溫環(huán)境下，進(jìn)行低溫彎曲試驗(yàn)，繪制應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖，回歸分析應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系式，進(jìn)而計(jì)算破壞能，最終分析研究破壞能與溫度的關(guān)系，擬合回歸系數(shù)如表2所示。

根據(jù)應(yīng)力應(yīng)變圖擬合回歸出的三項(xiàng)式，由破壞能公式（2）可以計(jì)算出兩種瀝青混合料在不同溫度條件下的破壞能。將AC16基質(zhì)瀝青混合料，SMA瀝青混合料分別在0℃、-10℃、-20℃的破壞彎拉應(yīng)變，彎拉強(qiáng)度，彎曲勁度模量以及單位體積破壞能如表3所示，溫度與破壞能的關(guān)系如圖1所示。

由表3及圖1分析可得出如下結(jié)論：

①圖1可表征兩種類型瀝青混合料在任一低溫環(huán)境下的單位體積破壞能，由表3可知相對(duì)破壞彎拉強(qiáng)度、破壞彎拉應(yīng)變更直觀、準(zhǔn)確，便于比較，即可定量表征混合料抗變形能力大小。如在-10℃下，每立方米AC-16基質(zhì)、SMA-16瀝青混合料的低溫破壞能分別是0.005758kj、0.009248kj，相差0.00349kj，即SMA-16抗變形的能力較AC-16基質(zhì)大0.00349kj。

②兩種瀝青混合料的單位體積破壞能隨溫度的降低而遞減，并且基本呈直線關(guān)系，表征溫度的降低促使混合料的抗裂能力變差，通過(guò)破壞能與溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可方便得到該類型混合料極限破壞能對(duì)應(yīng)的溫度，即可找到瀝青混合料所能承受的最低溫度。

3 結(jié)語(yǔ)

①相對(duì)低溫彎拉應(yīng)變和彎拉強(qiáng)度，單位體積破壞能能更全面評(píng)價(jià)瀝青混合料低溫性能，規(guī)避了采用單一指標(biāo)帶來(lái)的結(jié)果不一致現(xiàn)象，是一種評(píng)價(jià)瀝青混合料低溫性能的新方法。

②單位體積破壞能評(píng)價(jià)指標(biāo)更直觀、準(zhǔn)確、量化，通過(guò)建立溫度與破壞能的關(guān)系，可掌握不同類型瀝青混合料在不同溫度下的破壞能發(fā)展規(guī)律，以便為不同低溫環(huán)境下選擇瀝青混合料類型提供依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

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