沥青混合料小梁弯曲疲劳试验研究
沥青混凝土小梁弯曲试验
沥青混凝土小梁弯曲试验
沥青混凝土小梁弯曲试验是一种用于评估混凝土梁的力学性能和结构强度的试验方法。
在这个试验中，将制备好的沥青混凝土小梁放置在两个支撑点上，并施加一定的弯曲负荷，观察样品的断裂形态和弯曲性能，以此评估混凝土的质量和工程性能。
在进行沥青混凝土小梁弯曲试验前，首先需要准备好实验所需的材料和设备。
材料包括沥青、骨料、砂、水和添加剂等。
设备包括混凝土制备设备、摆锤冲击试验机等。
制备步骤包括将沥青、骨料、砂和水按一定比例混合，然后加入一定量的添加剂，用搅拌器搅拌，最后铺平在制备好的模具中，待混凝土凝固后，将样品取出进行弯曲试验。
在进行沥青混凝土小梁弯曲试验时，需要注意以下几点。
首先需要在样品上标记出测量点和支撑点，并注意测量点和支撑点的距离。
其次，在施加弯曲负荷前需要进行预弯曲，以避免样品在初期应变下破坏。
最后，在试验过程中应注意观察样品的变形情况和断裂形态，并记录下相关数据，以进行后续的数据分析。
沥青混凝土小梁弯曲试验能够对混凝土梁的力学性能和结构强度进行有效评估，对于保证工程质量和安全具有重要意义。
在实际应用中，需要结合其他试验方法和理论分析等手段进行综合评估，在工程设计和施工中得到充分应用。
沥青混合料疲劳试验控制模式的选择研究_卢少利
收稿日期： 2015 —12 —03 作者简介： 卢少利（ 1977 —） ， 工程师。 男， 山东滨州人，
Tayebali 等人的试验分析， 控制应变法的疲劳寿命一 般为控制应力法疲劳寿命的 2. 4 倍。 表 1 比较了两
73． 37
19． 5
39． 2
59． 1
79． 0
98． 6
用 Shell 设计法的 BISAＲ3. 0 程序对国内典型的半刚 性基层路面结构进行响应计算， 计算过程见图 2 。 假 设沥青层与半刚性基层之间为光滑接触的最不利滑 动状态
［3 ］
4． 6
10． 7
19． 1
32． 0
53． 9
441． 8
弯拉应变的变化 式中： Δσ 和 Δε—弯 拉 应 力、 % ； σ8000 和 ε8000 —面层初始劲度模量 8 000 MPa 时 率， 对应的弯拉应力和弯拉应变； σ i 和 ε i —模量衰减过程 中对应的弯拉应力和弯拉应变。 通过计算结果可以看出， 随着沥青面层模量的逐 渐衰减， 沥 青 层 底 弯 拉 应 力 和 应 变 也 随 之 变 化， 见 表 2。
性进行了深入而广泛的研究， 也发表了大量关于试验 方法、 实验条件、 混合料类型、 加载方式以及环境因素 等对沥青混合料疲劳特性的影响的研究报告和著作， 并把这些研究成果应用到沥青路面结构设计理论和 相应设计规范中。同时这些研究成果表明， 由于沥青 混合料疲劳破坏行为影响因素极为复杂且存在相互 作用， 因此， 沥青混合料的疲劳性能的研究尚有许多 困难需要克服。 尽管几十年来材料疲劳特性的理论 研究和应用技术研究迅猛发展， 各国研究人员提出了 许多新的理论和试验方法， 但至今为止， 还没有任何 一种试验方法或评价指标可以作为沥青混合料疲劳 性能研究的通用标准的到广泛认可。 SHＲP 研究计划在综合分析与评价之后， 最终选 用四点弯曲疲劳试验作为其沥青混合料疲劳性能研 究的标准试验， 同时制定了标准试验方法 （ SHＲP M － 009 ， AASHTO TP － 8 ） ， 这一方法已被指定为 AASHTO 的标准方法
沥青混合料自愈合特性四点弯曲疲劳试验研究
沥青混合料自愈合特性四点弯曲疲劳试验研究黄卫东;李本亮;黄明【摘要】通过应变控制四点弯曲疲劳试验,变化加载频率分析沥青混合料的即时自愈合,变化愈合温度、时间、荷载和损伤程度分析沥青混合料的后期自愈合.结果表明:沥青混合料的即时自愈合伴随加载产生,愈合效果为SBS-AC13＞TB-AC13＞基质-AC13;愈合温度、时间、荷载对沥青混合料的后期愈合具有正面作用,而损伤程度具有负面作用;橡胶沥青混合料疲劳寿命对自愈合条件的依赖性小于SBS沥青混合料,对沥青用量变化敏感性低于SBS沥青混合料;橡胶沥青混合料的劲度模量恢复率大于疲劳寿命恢复率,且疲劳寿命恢复率的离散性较大,劲度模量恢复率的离散性较小.【期刊名称】《建筑材料学报》【年(卷),期】2015(018)004【总页数】6页(P572-577)【关键词】沥青混合料;四点弯曲疲劳试验;自愈合特性【作者】黄卫东;李本亮;黄明【作者单位】同济大学道路与交通工程教育部重点实验室,上海201804;同济大学道路与交通工程教育部重点实验室,上海201804;上海市政工程设计研究总院博士后工作站,上海200092【正文语种】中文【中图分类】U414沥青材料具有自愈合能力，传统的疲劳研究大多没有考虑沥青的这种愈合能力，从而低估了沥青材料的疲劳寿命.Bazin等［1］认为，沥青材料的自愈合是劲度模量和强度的自我修复过程，它发生在损害过程中、停歇状态下或高温期间.许多研究［1－8］均证明了沥青材料的自愈合特性，并确定了加载应变、间歇时间、混合料结构及改性沥青、不同的加载间歇比例等因素对自愈合的影响.但是，既有研究［9－10］多基于基质沥青，对改性沥青混合料的研究较少，而且国内表面层普遍使用改性沥青，其疲劳性能是关注的重点.本文通过疲劳试验研究沥青混合料的自愈合能力与特性，以期为其疲劳寿命用于路面设计提供技术支撑.1 原材料与试验方法1.1 沥青在埃索70＃基质沥青中掺入4.5%（质量分数）线性SBS，通过剪切、搅拌并经发育制备SBS 改性沥青；溶解性胶粉改性沥青（TB 改性沥青）采用成品沥青，其表面光滑，存储稳定，性能等级为PG58－28.试验用沥青性能指标见表1.表1 试验用沥青性能指标Table 1 Characteristic of asphalt usedNote：＊for test temperature at 10℃；＊＊for viscosity at 60℃.橡胶沥青（AR）由埃索70＃基质沥青内掺20%（质量分数）的425μm（40 目）胶粉（金华产），在185℃搅拌1.5h制成.1.2 矿料和级配矿料采用江苏溧阳产的粗集料，分为3～5，5～10，10～15档，细集料使用浙江吉安产0～3mm 石灰岩，填料使用石灰岩矿粉.集料各项指标符合JTG F40—2004《公路沥青路面施工技术规范》要求.TB，SBS改性沥青混合料采用AC13级配，混合料的级配曲线见图1.TB－AC13和SBS－AC13采用4%（体积分数）的目标空隙率，沥青用量（质量分数）分别为4.7%，4.6%；AR 采用5.5%（体积分数）的目标空隙率，沥青用量为7.6%.1.3 试验方法采用小型震动压路机碾压成型沥青混合料板（通过碾压次数来控制试件空隙率），而后切割成400mm×63.5mm×50mm 的小梁试件.参照美国AASHTO T321标准［11］进行应变控制四点弯曲疲劳试验，选用第50 次的劲度模量作为初始劲度模量.疲劳试验条件见表2.沥青混合料疲劳寿命确定方法有50%劲度模量衰减（Nf50）方法［11］和归一化劲度模量峰值（NfNM）方法［12］.研究表明，Nf50适用于基质沥青，而NfNM更适用于改性沥青［13］.考虑到试验所用沥青包括基质和改性沥青，试验中依研究对象和试验条件选取不同方法.沥青混合料的自愈合发生在加载过程中和间歇期，依自愈合的发生时间不同，将自愈合分为即时自愈合和后期自愈合.即时自愈合伴随加载过程发生，通过改变加载频率来分析即时自愈合；后期自愈合在加载停止的间歇期内发生，通过变化间歇条件来分析后期自愈合.图1 试验混合料级配Fig.1 Gradation of asphalt mixture used表2 应变控制四点弯曲疲劳试验条件Table 2 Strain－controlled four point bending fatigue test parameters2 即时自愈合试验结果与分析对基质沥青、SBS改性沥青和TB 改性沥青混合料进行3个频率的疲劳试验.沥青用量为5%，应变水平为1 000×10－6，试验温度为15 ℃.试验发现，Nf50小于NfNM，且二者差值基质沥青较小，改性沥青较大.对于沥青材料，从Nf50到NfNM是微裂缝的形成与发展阶段，体现了沥青的愈合性能.由于自愈合能力强的沥青混合料Nf50与NfNM差值较大，因此可通过RL（即疲劳寿命比NfNM／Nf50）值来解释这种自愈合作用.图2 沥青混合料劲度模量与加载频率的关系Fig.2 Relationship of asphalt mixture stiffness and loading frequency图3 沥青混合料疲劳寿命比与加载频率的关系Fig.3 Relationship of RL and loading frequency沥青混合料劲度模量、疲劳寿命比与加载频率的关系见图2，3.由图2，3可见，随着加载频率的增加，沥青混合料的劲度模量增大；基质沥青AC13的疲劳寿命降低不明显，而改性沥青AC13的疲劳寿命降低显著.自愈合贯穿整个加载过程，不同沥青混合料的即时自愈合效果不同.SBS－AC13具有较好的即时自愈合效果，TB－AC13 次之，而基质沥青AC13的即时自愈合效果最弱.这与材料特性有关，因为SBS改性沥青在加载过程中产生了更多的耗散能，从而促进了沥青材料的自愈合.3 后期自愈合试验与结果分析本文将达到疲劳结束条件的试件经过各种愈合处理，再次进行疲劳试验.后期自愈合条件见表3.表3 后期自愈合条件Table 3 Conditions of after loading self－healing of asphalt mixture采用疲劳寿命恢复率（即愈合后增加的疲劳寿命／疲劳寿命）和劲度模量恢复率（即愈合后的劲度模量／初始劲度模量）来评价沥青混合料的愈合效果.试件经自愈合条件处理后，在室温静置1d，然后进行疲劳试验，试验结果见表4.3.1 自愈合条件的影响本文分别考察了A，B，C，D，E，F条件对沥青混合料自愈合的影响.从条件A 到条件F，沥青混合料自愈合时间不断延长，放置温度不断升高，荷载不断增大.自愈合条件对SBS改性沥青与AR 沥青混合料疲劳恢复的影响见图4.由图4 可见，当温度从15℃升高到70℃时（A～D），沥青混合料的整体愈合效果相当或稍有增加，70℃1d的疲劳寿命愈合效果即可达到50%左右，而常温需要数月（AR 混合料）甚至数年（SBS改性沥青混合料），表明高温短时间的愈合效果要优于低温长时间的愈合效果.在常温条件下，随着A，B，C 的自愈合时间增加，SBS改性沥青和AR 混合料的愈合效果均有所增加，且SBS改性沥青混合料的劲度模量前期恢复率较大（4个月恢复率已超过50%），疲劳寿命恢复率持续增大，7个月增加达14.0%，而AR 混合料的疲劳寿命恢复率只增加5%；经过高温1，2d 的自愈合后，SBS改性沥青混合料的疲劳寿命恢复率增加15%，而AR 混合料的疲劳寿命恢复率仅增加6.3%.在70℃时，从无荷载到有荷载（D，E），沥青混合料的劲度模量恢复率增大8%左右，而疲劳寿命相差不大甚至略有下降.综合比较A～F 的愈合条件，2种沥青混合料的劲度模量与疲劳寿命均有较大恢复，且劲度模量恢复率大于疲劳寿命恢复率；AR 混合料愈合情况优于SBS改性沥青混合料，且AR 混合料的疲劳寿命恢复率和劲度模量恢复率均在64.2%～74.6%之间，而SBS改性沥青混合料的疲劳寿命恢复率和劲度模量恢复率均在29.2%～74.8%之间.SBS改性沥青混合料的劲度模量恢复率和疲劳寿命恢复率变异系数分别为12.7%，24.8%，AR 混合料分别为5.7%，13.9%，说明AR混合料受自愈合条件的影响较小.变异系数的差异也反映出沥青混合料的疲劳寿命离散性较大，劲度模量离散性较小.表4 不同后期自愈合条件下沥青混合料的自愈合结果Table 4 Test results of after load self－healing of asphalt mixture图4 自愈合条件对SBS改性沥青与AR混合料疲劳恢复的影响Fig.4 Influence of healing conditions on recovery of SBS and AR asphalt mixture3.2 沥青用量的影响沥青用量对SBS 改性沥青和AR 混合料自愈合率的影响见图5.图5 沥青用量对SBS改性沥青和AR混合料自愈合率的影响Fig.5 Influence ofasphalt content on recovery of SBS and AR asphalt mixture由图5可见，随沥青用量的增加，2种沥青混合料的自愈合效果趋好，疲劳寿命和劲度模量的恢复率增加，且劲度模量恢复率均高于疲劳寿命恢复率.AR 混合料的恢复程度优于SBS改性沥青混合料，但其劲度模量恢复率对沥青用量较为敏感，沥青用量增加1%，劲度模量恢复率增加1.5%，与之相应，SBS改性沥青混合料的恢复率仅为0.7%.SBS 改性沥青混合料疲劳寿命恢复率随沥青用量增加有大幅增加，沥青用量增加1%，其疲劳寿命恢复率增加4.0%，而AR 混合料疲劳寿命恢复率随沥青用量增加略有下降，这可能与9%沥青用量下的自愈合条件苛刻有关.3.3 损伤程度的影响将SBS－AC13，TB－AC13疲劳试验后（对应疲劳寿命Nf50－0，模量Stiffness－0）的试件，先在50℃恒温烘箱中静置4h，然后在室温下静置1d，再进行第1次愈合后的疲劳试验（对应疲劳寿命Nf50－1，模量Stiffness－1，模量恢复率Recovery－1，下同），经过同样处理，进行第2次愈合后的疲劳试验，并以劲度模量比0.50为结束条件.因无法得到全部试验的Nf50和NfNM，采用较为稳定的初始劲度模量恢复率作为疲劳自愈合程度的评价标准，结果如表5所示. 表5 不同损伤程度的沥青混合料自愈合结果Table 5 Test results of after load self－healing of asphalt mixture under different damage ratio试验发现，以劲度模量比0.05结束疲劳试验的试件有明显裂纹，且SBS－AC13比TB－AC13更为明显，依据ROWE 等［14］的疲劳4阶段（调整、微裂缝产生、裂缝生成与发展、破坏）划分，该试件已经进入了裂缝生成与发展阶段；而采用劲度模量比0.20或0.50结束的试件尚处于平稳阶段，以劲度模量比0.80结束试验的试件尚在内部加热调整阶段.沥青混合料的损伤程度对劲度模量的影响显著，深度损伤（如以劲度模量比0.05为结束条件）的试件，其劲度模量恢复率仅为20%左右，而轻微损伤的试件，其劲度模量恢复率可达95%.在整体愈合率方面，SBS，TB改性沥青混合料第1次愈合后的疲劳自愈恢复率－1相当，但第2 次愈合后的疲劳自愈恢复率－2相差较大，且TB 改性沥青混合料的疲劳自愈恢复率－2大于SBS改性沥青混合料的疲劳自愈恢复率－2，表明TB 改性沥青混合料对多次疲劳加载的恢复能力大于SBS 改性沥青混合料，这可能与TB改性沥青特殊的胶粉大分子构成有关.4 结论（1）小梁试验验证了沥青混合料的自愈性能，自愈合分为即时自愈合和后期自愈合.（2）加载频率增加，沥青混合料劲度模量增加，疲劳寿命和疲劳寿命比降低.采用疲劳寿命比评价沥青混合料即时自愈合能力因沥青类型不同而异，本研究中SBS改性沥青混合料＞TB改性沥青混合料＞基质沥青混合料.（3）AR 混合料疲劳寿命受自愈合条件的影响较小，而对SBS改性沥青混合料的影响则较大.沥青混合料的劲度模量恢复率高于疲劳寿命恢复率，且疲劳寿命恢复率的离散性较大，劲度模量恢复率的离散性较小.（4）温度、时间、荷载、沥青用量对沥青混合料后期自愈合具有正面作用，而损伤程度具有负面作用.在高温条件下，荷载对自愈合的影响较小；沥青用量增加1%，SBS改性沥青混合料的疲劳寿命恢复率增加4%，而AR 混合料的疲劳寿命恢复率几乎无变化；轻微损伤（劲度模量比0.80）的多次愈合恢复率大于90%，而深度损伤（劲度模量比0.05）的多次愈合恢复率小于20%.参考文献：［1］BAZIN P，SAUNIER J.Deformability，fatigue and healing propertiesof asphalt mixes［C］∥The Third International Conference on the Structural Design of Asphalt Pavements.London：［s.n.］，1972：438－451.［2］DANIEL J S，KIM Y boratory evaluation of fatigue damage and healing of asphalt mixtures［J］.Journal of Materials in Civil Engineering，2001，13（6）：434－40.［3］GARCÍA Á.Self－healing of open cracks in asphalt mastic［J］.Fuel，2012，93：264－272.［4］KIM B，ROQUE R.Evaluation of healing property of asphalt mixtures ［J］.Transportation Research Record：Journal of the Transportation Research 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University of Technology，2011.（in Chinese）［11］AASHTO T321—2003 Standard method of test for determining the fatigue life of compacted hot－mix asphalt（HMA）subjected to repeated flexural bending［S］.［12］ASTM D7460－10 Standard test method for determining fatigue failure of compacted asphalt concrete subjected to repeated flexural bending［S］.［13］黄明.考虑多因素的沥青混合料疲劳性能评价与对比［D］.上海：同济大学，2013.HUANG Ming.Evaluation and comparison of fatigue performance of asphalt mixture considering multiple factors［D］.Shanghai：Tongji University，2013.（in Chinese）［14］ROWE G M，BOULDIN M G.Improved techniques to evaluate the fatigue resistance of asphaltic mixtures［C］∥Proceedings of the 2nd Eurasphalt ＆Eurobitume Congress.Barcelona：［s.n.］，2000：754－763.。
沥青混合料疲劳试验
沥青混合料疲劳试验沥青混合料疲劳试验是评估沥青混合料在交通载荷作用下的疲劳性能的一种重要方法。
本文将介绍沥青混合料疲劳试验的目的、试验方法、试验结果的分析以及对道路工程的意义。
一、试验目的沥青混合料疲劳试验的主要目的是评估沥青混合料在交通载荷下的疲劳性能，以确定其在实际道路使用中的耐久性和寿命。
通过疲劳试验，可以了解沥青混合料在长期交通荷载下的变形和破坏情况，为道路工程的设计和施工提供科学依据。
二、试验方法沥青混合料疲劳试验通常采用梁式疲劳试验机进行。
试验时，将沥青混合料制成试件，然后在试验机上施加交通载荷，通过循环加载和卸载的方式模拟实际道路上的交通荷载作用。
在试验过程中，记录试件的应力、应变和循环次数等参数，以评估沥青混合料的疲劳性能。
三、试验结果分析通过沥青混合料疲劳试验得到的试验结果可以进行多方面的分析。
首先，可以通过绘制应力-循环次数曲线来评估沥青混合料的疲劳寿命。
曲线的形状和斜率可以反映沥青混合料的疲劳特性。
其次，可以计算出试件的疲劳强度和疲劳指数等参数，用于评估沥青混合料的疲劳性能。
此外，还可以通过观察试件的破坏形态和表面裂纹情况，进一步分析沥青混合料的疲劳破坏机制。
四、对道路工程的意义沥青混合料疲劳试验对道路工程具有重要的意义。
首先，通过评估沥青混合料的疲劳性能，可以选择合适的沥青混合料类型和配合比，以提高道路的耐久性和使用寿命。
其次，可以根据试验结果对道路结构进行优化设计，以减少疲劳损伤和维修成本。
此外，疲劳试验还可以用于评估不同施工工艺和材料改性方法对沥青混合料疲劳性能的影响，为道路工程的技术改进提供参考。
沥青混合料疲劳试验是评估沥青混合料疲劳性能的重要方法。
通过试验可以评估沥青混合料的疲劳寿命、疲劳强度和疲劳指数等参数，为道路工程的设计和施工提供科学依据。
沥青混合料疲劳试验的结果分析可以帮助优化道路结构和材料选择，提高道路的耐久性和使用寿命。
因此，沥青混合料疲劳试验在道路工程中具有重要的应用价值。
沥青混凝土的SCB弯曲疲劳试验研究
使 用寿命 ， 从而节 约建 设养护 费用 ， 大 大提高道路 的社 会效
益 和经济效益。
沥青 路面疲 劳开裂主要是荷 载和环境 因素作用所 引起 的弯拉应力重复作用引起 的。目前 国内最常用的以弯拉为手 段 的疲 劳试 验方 法是 小梁弯曲疲 劳试验 ， 但是小梁试件现场
取样 比较 困难 ， 试件制作过程复杂 ， 人工成本较高 。 半 圆弯拉疲 劳试 验 （ 国外称 之为 Ｓ ｅ ｍｉ — Ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｌ ａ ｒ Ｂ ｅ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ Ｔ ｅ ｓ ｔ ）作为～种新的方法越来越多地应用于沥青混合料 的疲
劳分析 ＿ ｌ Ｊ ， 该方法有 以下优点［ Ｚ ３ １ ： ①所用试 件来 源多样 ， 成 型 便捷； ②试验装 置简单 ； ③ 破坏形式以张拉为主 ， 可 以很好描 述沥青 混合料 的弯拉疲劳。半圆弯拉疲劳试验的结构示 意图
图 １半圆疲劳试验装置
１ 分析 对象
沥青混凝 土 Ａ Ｃ ２ ５ ， 混合料采用 Ｓ Ｂ Ｓ改性沥青 ， 集料来 自 山东 临沂。经过 配合 比设 计 ，取 ３ ． ８的油石 比 ，矿 粉含量
摘
要 进行 了沥青混凝土的半圆弯曲疲 劳试验 ， 得到 了不 同条件 下 Ｓ Ｃ Ｂ疲 劳寿命 ， 分析 了疲劳寿命 与影响 因
素的关系， 并通过 Ｓ Ｃ Ｂ试验结果进行 了疲劳寿命 与影响 因素的回归分析 。
关键词 沥青 混凝土 ； Ｓ Ｃ Ｂ弯曲疲劳； 疲劳规律 ； 非线性 回归
０ 引言
示。
（ ２ ） 试验 温度 。选取 １ ０ ￣ Ｃ、 １ ５ ％和 ２ ０ ￣ Ｃ 为试验温度。
上 的平行试验无法准确描述材料 的疲 劳特性 。因此本 文每种
・
沥青混合料低温小梁弯曲试验
沥青混合料低温小梁弯曲试验沥青混合料在使用过程中大多数存在于低温环境中，长期处于低温环境下可能会导致沥青混合料的疲劳断裂和裂缝扩展。
因此，开展沥青混合料的低温性能评价是十分必要的。
本文采用小梁弯曲试验方法，对沥青混合料在低温下的性能进行测试。
试验设计本试验主要是为了验证沥青混合料的低温性能，采用小梁弯曲试验法进行测试，测试仪器为底板式小梁弯曲试验仪。
试样的制备采用了JCJ113-2007《公路工程沥青混合料试验规程》标准的要求，试样形状为矩形，尺寸为100mm*10mm*10mm。
本次试验选取了4种不同类型的沥青混合料，分别为普通级沥青混合料、高粘度级沥青混合料、分级沥青混合料和高温稳定性沥青混合料。
对于每种沥青混合料，我们制备了8个试样作为测试样本，其中4个试样进行低温小梁弯曲试验，另外4个试样作为备用样本进行复验。
试验环境设置本次试验的低温环境温度为-18℃，采用的试验程序为：试样预处理24小时，置于-18℃环境中2小时，然后进行小梁弯曲试验。
试验结果根据试验结果，我们得出了以下结论：1.不同类型的沥青混合料在低温下的弯曲性能也不同，其中分级沥青混合料的弯曲性能最好，其次是高温稳定性沥青混合料、高粘度级沥青混合料和普通级沥青混合料。
3.低温下沥青混合料的弯曲性能指标受环境温度的影响较大。
在-18℃下测试，弯曲性能较好的沥青混合料在更低温度下可能会失去其优势。
4.同一种沥青混合料在低温下的弯曲性能指标也具有较强的随机性，不同样品的弯曲性能指标差异较大。
因此，需要多次复验才能得出较为准确的评价结果。
结论本文通过小梁弯曲试验研究了不同类型沥青混合料在低温环境下的性能，并得到了较为清晰的评价结果。
因此，建议在使用沥青混合料时，根据其所处的环境温度和要求的弯曲性能指标选择合适的沥青混合料。
同时，需要注意到低温下沥青混合料的随机性较大，需要多次复验才能得出较为准确的评价结果。
沥青混合料的疲劳试验及其影响因素
沥青混合料的疲劳试验及其影响因素摘要：疲劳特性的研究方法概括起来包括两种即现象学法和力学近似法。
应用现象学法主要是进行疲劳试验，得出疲劳寿命与施加应力或应变的关系。
力学近似法是将应力状态的改变作为开裂、几何尺寸及边界条件、材料特性及其统计变异性的结果来考虑，并对裂缝的扩展和材料中疲劳的重分布所起的作用进行分析，从而它有助于人们认识破坏的形成和发展的机理。
关键词：沥青混合料疲劳特性现象学法力学近似法1 概述路面使用期间，在气侯环境因素和车轮荷载的重复作用下，损伤逐渐累积，路面结构强度逐渐下降，当荷载作用次数超过一定次数之后，在荷载作用下路面内产生的应力就会超过性能下降后的结构抗力，使路面出现裂纹，产生疲劳断裂破坏。
这是由于材料内部存在缺陷或非均匀性，引起应力集中而出现微裂隙，应力的反复作用使微裂隙逐渐扩展、汇合，从而不断减少有效的承受应力的面积，造成材料的刚度和强度逐步下降，最终在反复作用一定次数后导致破坏。
材料抵抗疲劳破坏的能力，可用达到疲劳破坏时所能经受的重复应力大小(或称疲劳强度)和作用次数(称为疲劳寿命)来表示。
疲劳破坏是当前沥青路面破坏的主要形式之一。
沥青路面的耐久性是指沥青路面在使用过程中承受各种外界因素的作用，其性质能保持稳定或较小发生变化的特性。
沥青混合料的抗疲劳性能是评价沥青路面耐久性的一个重要指标。
2沥青混合料的疲劳试验疲劳破坏作为沥青路面的三大破坏形式之一，人们对其试验研究方法给予了很大的关注，归纳起来可以分为四类：一是实际路面在真实行车荷载作用下的疲劳破坏试验，如美国的AASHO试验路，历时三年才完成；二是足尺路面结构在模拟行车荷载作用下的疲劳试验，包括环道试验和加速加载试验，如南非的重型车辆模拟车（HVS ）、澳大利亚和新西兰的加速加载设备（ALF ）、美国华盛顿州立大学的室外大型环道、长沙理工大学的亚洲最大的路面直道实验中心和重庆公路研究所的室内大型环道疲劳试验等；三是试板试验法；四是室内小型试件的疲劳试验。
沥青混合料四点弯曲疲劳实验模块实验原理
沥青混合料四点弯曲疲劳实验模块实验原理一、材料疲劳行为沥青混合料是一种典型的粘弹性材料，其在长时间和重复载荷的作用下会表现出明显的疲劳行为。
在疲劳过程中，沥青混合料的力学性能会发生变化，逐渐降低至失效。
因此，了解沥青混合料的疲劳行为对于评估其使用寿命和耐久性具有重要意义。
二、弯曲应力分析四点弯曲疲劳实验是一种常用的测试方法，用于评估沥青混合料在重复弯曲应力作用下的性能。
在实验中，试样放置在两个相对的支撑点上，并在试样的中部施加弯曲应力。
随着应力的重复加载，试样内部的应力分布发生变化，导致其性能逐渐降低。
三、重复加载条件在四点弯曲疲劳实验中，试样需要承受重复的弯曲应力。
这些应力的频率、幅值和循环次数等参数对于实验结果具有重要影响。
通过对这些参数的调整，可以模拟不同使用条件下的疲劳损伤。
四、疲劳损伤机制在重复加载条件下，沥青混合料内部会发生微裂纹、颗粒破碎和粘聚力损失等损伤机制。
这些损伤会导致试样的强度和刚度逐渐降低，最终导致断裂失效。
通过对这些损伤机制的研究，可以深入了解沥青混合料的疲劳性能和耐久性。
五、实验数据处理实验数据处理是四点弯曲疲劳实验的重要环节之一。
通过对实验数据的分析，可以得出试样的应力-应变曲线、弹性模量、弯曲强度等力学性能参数。
同时，还可以计算试样的疲劳寿命和损伤因子等指标，以评估其耐久性。
六、寿命预测模型基于实验数据和理论分析，可以建立寿命预测模型，用于估算沥青混合料在不同条件下的使用寿命。
这些模型通常考虑材料的性能参数、环境因素和使用条件等因素，通过数学公式或计算机模拟方法进行预测。
七、材料优化建议通过对四点弯曲疲劳实验结果的分析，可以为沥青混合料的优化提供建议。
例如，调整原材料的配比、添加增强剂或优化加工工艺等措施可以提高材料的耐久性和使用寿命。
此外，还可以针对特定的使用环境和工程要求，选择适合的沥青混合料类型和设计方法。
八、实验局限性评估虽然四点弯曲疲劳实验是一种有效的测试方法，但仍存在一定的局限性。
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２ 小 梁疲 劳试 验
２ ． １ 试件成 型
试 件压 实成 型的 主要 目的是 为了合 理模 拟实 际
沥青 路面铺筑 中的主要 因素 ， 包 括 组成 、 密度 和工作 特 性 等 。 目前 使 用 的试 件压 实成 型方法 主要 有轮碾 压 实 成型法 、 搓 揉压 实 成 型法 、 击实成型法、 旋 转 压 实 成 型法 和 静压 成 型法 。 使 用 轮碾 法能 很好 地 模 拟
公 路 与 汽 运
总第 １ ５ ４期
Ｈｉ ｇ ｈ ｗａ ｙ ｓ＆ Ａｕ ｔ ｏ ｍｏ ｔ ｉ ｖ ｅ Ａｐ ｐｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ
１ ． ２ 沥 青混合 料 采用 目前 国内沥 青 面层 使 用较 为 广泛 的 ＡＣ一 １ ３ 、 Ｓ ＭＡ一 １ ３ 、 Ｓ ＵＰ一 １ ３ 三 种 级 配 沥 青 混合 料 进 行
＊基 金 项 目 ：国 家 自然 科 学 基 金 项 目（ ５ １ ０ ０ ８ ０ ３ ９ ／ Ｅ ０ ８ ０ ７ ０ ３ ） ； 河 北 省 交 通 运 输 厅 科 技 计 划 项 目（ Ｙ一 ０ ８ ０ １ ３ ５ ） ； 公 路 工 程 省 部 共
菱 １ ８ ０
４ ０
Ｓ ＵＰ一 １ ３混 合 料 的 最 佳 油 石 比 分 别 为 ４ ． ４ 、
６ ． ３ ％、 ５ ． ２ 。
萋 篙 ０ ： ｝ 『 垄 — ： 一 ： 下 龛 垩 一 限 值 犟 器 ， ／ ≥ 广 — — ， ／ ．
。 。 ． ． ．
截至 ２ ０ １ １年底止 ， 中国高速 公路 通车 里程 达到 ８ ． ５万 ｋ ｍ。其 中沥 青 路 面 以其无 接 缝 、 平整度好、 行 车 噪音低 、 振 动小 、 施 工期 短 、 养 护维 修 方便 、 外形
会 超 过其 结构抗 力 ， 从 而 出现裂 纹 ， 继 而 发生疲 劳破 坏 。为考察 不 同沥青 面层 、 不 同混合 料 的疲劳性 能 ，
． 乩
∞
筛 孔 直径 ／ ｍｍ
表 ４ 矿 粉 的技 术性 质
（ ａ ）Ａ Ｃ 一 １ ３
逞
瓣 趔 国
筛 孔 直 径／ ａ ｒ ｍ
（ ｂ ）Ｓ ＭＡ — ｌ ３
疲 劳 试验 ， 级配曲线见图 １ 。其 中 Ｓ ＭＡ一 １ ３掺 加
０ ． ３ ％木 质素 纤维 。 通 过 马歇 尔 试 验 ， 确 定 ＡＣ一１ ３ 、 Ｓ ＭＡ一 １ ３和
选取的细集料为０ ～５ ｍｍ石 屑 ， 粗集料 为５ ～
表 １ 沥 青 的技 术 指标
１ ０ 、 １ Ｏ ～１ ５ 、 １ Ｏ ～２ ０ ｍｍ 玄 武 岩 ， 粗、 细 集 料 的技 术 指标 分别 见 表 ２ 、 表 ３ 。矿 粉 的技 术 指标 见 表 ４ 。集 料 和矿粉 的技术 性能 均合 格 。
建教育部重点实验室开放基金资助项 目（ ｋ ￣ Ｏ ８ Ｏ ｌ Ｏ ７ ）
公
８ ８
Ｈｉ ｇｈｗ ａ ｙｓ
第 １ 期 ２ Ｏ １ ３年 １月
表 ２ 粗 集料 的 技 术 性 质
路＆
Ａ
与
表 ３ 细 集 料 的 技 术 性 质
ｌ ０ ｏ
汽 运
Ａ
： ：
４ ０ ２ Ｏ Ｏ ０ ． ０ ７ ５ ０ ． １ ５ ０ ． ３ ０ ． ６ １ ． １ ８ ２ ． ３ ６ ４． ７ ５ ９ ． ５ １ ３ ． ２ １ ６
该 文 通过小 梁试 验展 开研究 。
美 观等 良好 的行 车舒适 性及 优异 的使 用性 能而 得到 广 泛应 用 。但 随 着 道路 交 通 量 的迅 速 增 长 ， 汽 车车
体 总质 量及 其轴 载 量 越来 越 大 ， 车 辆 荷 载 对 路 面 的 破 坏 日趋严 重 。沥青 路 面长期处 在一 个应 力 与应变
摘要： 采 用正 交试 验 设 计 方 法 ， 针对 Ｓ ＵＰ 一１ ３ 、 Ｓ ＭＡ— ｌ ３ 、 ＡＣ 一１ ３三种 混合 料 ， 在５ 、 ｌ ５ 、 ２ ５℃
三种 温 度 ， ５ 、 １ Ｏ 、 ｌ ５ Ｈｚ 三种 频 率 ， ０ ． ４ 、 ０ ． ５ 、 Ｏ ． ６三 种 应 力 比 及 ０ ～３ ％、 ３ ％ ～６ 、 ６ ～９ 三 种 空 隙 率 下 进行 小 梁 三 点 弯拉 疲 劳 试验 ， 对试验 结果进行 直观 分析及方 差分析 ， 并 就 各 因素 对 沥 青 混 合 料 疲 劳 寿 命 的 影 响进 行 比较 。 试 验证 明 ， 备 因素 对 疲 劳 寿命 的 影 响 大 小 为 应 力 比＞ 混 合 料 级 配
１ 试 验 材 料
ห้องสมุดไป่ตู้１ ． １ 原 材 料
采用 ７ Ｏ 沥青 ， 沥青 的基本 性 能 指标 见 表 １ ， 均 符合 技术 要求 。
相 互交 替变 化 的状 态 ， 其 强 度 迅 速下 降 。一 旦 荷载 作 用超 过其 最 大承 受 次数 ， 路 面 内所 产 生 的应 力 就
＞ 试 验 温 度 ＞ 空 隙率 ＞ 试 验频 率 。
关键词 ： 公 路 ；沥 青 混合 料 ；小 梁 三 点 弯 曲 疲 劳 ；正 交设 计 ； 疲 劳寿 命 ；影 响 因素 中图分类号 ： Ｕ４ １ ６ ． ２ １ ７ 文献标志码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ６ ７ １ ～２ ６ ６ ８ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ －０ ０ ８ ７ －０ ５
公 路 与 汽 运
总第 １ ５ ４期
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沥 青 混合 料 小 梁 弯 曲疲 劳试 验 研 究 ＊
张 跃峰 ， 赖 正 林。 ，李 俊
（ １ ． 河 北 沧 州 高速 公 路 建 设 管理 局 ，河 北 沦 州 １ ０ ０ ０ ６ １ ； ２ ． 长 沙理 工 大 学 ，湖 南 长 沙 ４ １ ０ ０ ０ ４ ）