沥青路面的抗疲劳性能
２０１１年第９期
（总第２１１期） 黑龙江交通科技
ＨＥ ＬＬＯＮＧＪＩＡＮＧ ＪＩＡＯＴＯＮＧ ＫＥＪ Ｎｏ．９，２０１１
（Ｓｕｍ Ｎｏ．２１１）
沥青路面的抗疲劳性能
张艳明
（唐山市丰润区交通运输局）
摘要：介绍了沥青混合料疲劳力学模型，说明了沥青混合料疲劳寿命的预估方法。
关键词：沥青混合料；疲劳力学模型；预估方法
中图分类号：Ｕ４１６．２１７ 文献标识码：Ｃ 文章编号：１００８—３３８３（２０１１）０９—００４３—０１
早在１９４２年Ｏ．Ｊ．Ｐｏｒｔｅｒ就注意到道路路面在车轮荷
载重复作用几百万次后会遭到破坏。Ｌ．Ｗ．Ｎｉｊｂｖｅｒ指出沥青
路面寿命后期出现的裂缝与行驶车辆产生的弯曲应力超过
了材料的抗弯强度有关，强调裂缝是疲劳的结果，它取决于
弯沉大小和重复次数。２０世纪６Ｏ年代开始世界各国对路
面疲劳特性进行了系统研究，对路面疲劳破坏机理也有了更
科学的认识。理论和实践都已表明，在移动车轮荷载作用
下，路面结构内各点处于不同的应力应变状态如图１。
路面面层底部Ｂ点处于三向应力状态，车轮作用其上
时，Ｂ点受到全拉应力作用，车轮驶过后应力方向改变，量值
变小，并有剪应力产生。当车轮驶过一定距离后，Ｂ点则承
受主压应力作用。Ｂ点应力随时间的变化曲线如图２所示。
幽
Ｒ 羁 、 ，ｉ＿ ，，：
图１路面面层在车轮下的受力状态
Ｌ
＼ ／ 时
，
图２ Ｂ点应力随时间的变化
路面表面上Ａ点则相反，车轮驶近时受拉，车轮直接作
用时受压，车轮驶过后又受拉。车轮驶过一次就使Ａ，Ｂ点
出现一次拉压应力循环。路面在整个使用过程中，长期处于
应力（应变）重复循环变化的状态。由于路面材料的抗压强
度远大于抗拉强度，而面层底部Ｂ点在车轮下所受的拉应
力较之表面Ａ点在车轮驶近或驶离后产生的拉应力要大得
多，因此在荷载重复作用下路面裂缝通常从面层底部开始发
生。路面疲劳设计大多数以面层底部拉应力或拉应变作为
控制指标。
１沥青混合料疲劳力学模型 沥青路面疲劳特性的研究方法可以分为两类。一类为
现象学法，即传统的疲劳理论方法，它采用疲劳曲线表征材
料的疲劳性质；另一类为力学近似法，即应用断裂力学原理
收稿日期：２０１Ｉ一０４—１１ 分析疲劳裂缝扩展规律以确定材料疲劳寿命。现象学法与
力学近似法都是研究材料的裂缝以及裂缝的扩展，其主要区
别就在于前者的材料疲劳寿命包括裂缝的形成和扩展阶段，
研究裂缝形成的机理以及应力、应变与疲劳寿命之间的关
系，各种因素对疲劳寿命及疲劳强度的影响；后者只考虑裂
缝扩展阶段的寿命，认为材料一开始就有初始裂缝存在，它
主要是研究材料的断裂机理及裂缝扩展规律。
沥青混合料的疲劳是材料在荷载重复作用下产生不可
恢复的强度衰减积累所引起的一种现象。显然荷载的重复
作用次数愈多，强度的损伤就愈加剧烈，它所能承受的应力
或应变值就愈小。
在现象学法中，把材料出现疲劳破坏的重复应力值称作
疲劳强度，相应的应力重复作用次数称为疲劳寿命。疲劳寿
命可以用两种量度来表示，即服务寿命和断裂寿命。服务寿
命为试件能力降低到某种预定状态所必需的加载累积次数；
断裂寿命为试件完全破裂所必需的加载累积次数。如果试
件破坏都被定义为在连续重复加载下完全裂开时，则服务寿
命与断裂寿命两者相等。
应用现象学法进行疲劳试验的方法很多，归纳起来可以分
为四类：一是实际路面在真实汽车荷载作用下的疲劳破坏试验，
如美国的ＡＡＳＨＯ试验路；第二类是足尺路面结构在模拟汽车
荷载作用下的疲劳试验研究，包括环道试验、加速加载试验；第
三类是试板试验法；第四类是试验室小型试件的疲劳试验研究。
由于前三类试验研究方法耗资大、周期长，因此￣Ｉｔ采用的还是
周期短、费用少的室内小型疲劳试验。
室内小型疲劳试验的方法很多，如三分点小梁弯曲试
验、中点加载小梁弯曲试验、悬臂梁试验、单轴压缩试验、间
接拉伸试验、旋转悬臂试验等。迄今为止，各国均没有将疲
劳试验作为标准试验方法纳入规范。
应用现象学法进行疲劳试验时，可采用控制应力和控制
应变两种加载模式。应力控制方式是指在反复加载过程中
所施加荷载（或应力）的峰谷值始终保持不变，随着加载次
数的增加最终导致试件断裂破坏。这种控制方式以完全断
裂作为疲劳损坏的标准。试验结果常采用下式来表示
Ⅳ，＝ （ ）“
式中：Ⅳ，为试件破坏时加载次数； 、ｎ为取决于沥青混合料
成分和特性的常数；６ｒ为对试件每次施加的常量应力最大幅
值。
应变控制方式是指在反复加载过程中始终保持挠度或
试件底部应变峰谷值不变。由于在这种控制方式下，试件通
常不会出现明显的断裂破坏，一般以混合料劲度下降到初始
劲度５０％或更低作为疲劳破坏标准。试验结果常采用如下
公式来表示
Ⅳ＝ｃ（÷）“
（下转第４５页）
・４３・
第９期 李旭娟：沥青混合料高温稳定性影响因素的试验研究 总第２１１期
温度的升高而下降，车辙深度随着试验温度的升高而增加，
动稳定度随着试验温度的升高而降低。
３．３车辙深度与轮压的关系
实际路面所承受的轴载大小是变化的，为了模拟不同轮
压对路面车辙的影响，对沥青混合料在标准温度６Ｏ ｑＣ，标准
行车速度４２次／ｍｍ，进行不同轮压０．７ ＭＰａ、０．８ ＭＰａ、０．９
ＭＰａ、１．０ ＭＰａ的车辙试验，１２０ ｒａｉｎ时的车辙深度、动稳定
度与轮压的关系如图４、图５所示。
图４车辙深度与轮压的关系
图５动稳定度与轮压的关系
可以看出沥青混合料的车辙深度随着试验荷载的增加
而增大，而动稳定度随着试验荷载的增加而减小。由此可得
轮压对沥青混合料的抗车辙性能的影响较大。
３．４车辙深度与行车速度的关系
行车荷载在实际路面上是变化的，为了模拟不同行车速
度对车辙深度、动稳定度的影响，对沥青混合料在标准温度
６Ｏ℃，标准轮压０．７ ＭＰａ，进行不同行车速度１０￣．／ｍｉｎ、２１
￣／ｍｉｎ、４２￣／ｍｉｎ、６３￣／ｍｉｎ的车辙试验。考虑到行车速度
１０￣／ｍｉｎ的荷载作用次数较少，因此行车速度为１０￣／ｍｉｎ
的车辙试验时间为３ ｈ，荷载作用的总次数为１ ８００次。荷 载作用次数为１ ８００次时，各种不同行车速度下的车辙变形
量见表２，动稳定度见表３。
表２车辙总变形表
行车速度直接关系到车轮与路面的作用时间，由沥青材
料的时温等效原则可知，行车速度亦是影响沥青混合料高温
变形的一个重要的因素。
由上表可以看出：在相同交通量的条件下，车辙变形量
随着行车速度的增大而减小，速度越慢越明显；随着行车速
度的增加，动稳定度逐渐增大。
４结论
通过大量的试验数据系统地分析了中粒式沥青混合料
车辙变形量与动稳定度与荷载、温度、行车速度、轴载作用次
数之间的关系，为高速公路路面设计与施工提供了参考数
据。
参考文献： ［１］ 徐世法．沥青路面车辙深度与行车安全［Ｊ］．北京建筑工程学
院学报，１９９４，１０（１）：４６—５４．
［２］沙庆林．高速公路沥青路面早起破坏现象及预防［Ｍ］．北京：
人民交通出版社。２００１．
［３］ 伍石生，贺海萍．陕西省高速公路沥青路面车辙形成原因及对
策［Ｊ］．公路交通技术，２００４．
［４］ 张登良．沥青及沥青混合料［Ｍ］．北京：人民交通出版社．
【上接第４３页）
式中：Ⅳ为混合料劲度下降为初始劲度５０％或更低时的次
数；ｓ为对试件每次施加的常量应变最大幅度；Ｃ，ｎ为取决
于沥青混合料成分和特性的常数。
公式表明，材料在承受重复常量应力或应变条件下，施
加的应力或应变同疲劳寿命之间的关系在双对数坐标上成
线性反比关系。
２沥青混合料疲劳寿命的预估方法
（１）诺丁汉大学法
诺丁汉大学通过对各种沥青混合料室内疲劳试验，建立
了拉应变、疲劳荷载作用次数、沥青含量和软化点的关系式
， １４．３９１ｇ ＋２４．２ｇ 黜－４０．７一ｌｇＮ —
式中：Ｆ。为允许拉应变；Ｎ为荷载作用次数； 为沥青体积
百分率； 鲫为沥青软化点。
当拉应变为１００×１０＿６时，混合料的疲劳寿命同沥青用 量和软化点之间的经验关系式为
１ｇⅣ（ｓ＝ｉ００×１０ ）＝４．１３１ｇ ＋６．９５１ｇ Ｂ
式中：Ⅳ为试件在常量应变１００×１０－６时达到破坏的加载次
数； 为沥青的体积百分率； 彻为用环球法测定的沥青软
化点。
（２）壳牌法
壳牌石油公司在试验基础上建立的关系式如下
＝（０．８５６ ＋１．０８）ｓ．．．．－Ｏ ．∞ Ｎ
式中：８ 为允许拉应变； 为沥青体积百分率；Ｊｓ 为特定加
载时间、温度下混合料劲度；Ｊ７、ｒ为荷载作用次数。
（３）地沥青学会法
地沥青学会得到的关系式为：
Ⅳ＝１８．４Ｃ［４．３２５×１０ （ ） ・捌（Ｊｓ ）。。 ］
４・ ４（彘一０・６９）
式中：Ⅳ为荷载作用次数； 为允许拉应变； 为空隙率；
为沥青体积百分率；５ 为特定时间、温度下混合料的劲度。
・４５・
纤维沥青混合料的疲劳性能探究
纤维沥青混合料的疲劳性能探究
摘要：本文在对纤维作用机理分析的基础上，通过掺加不同的纤维类型，对比分析了沥青混合料的疲劳性能，试验发现，可发现在不同的应力幅度下，掺入两种纤维后混合料的疲劳寿命均较普通沥青混合料有所增加，聚酯纤维的疲劳性能较木质纤维好。
关键词：沥青路面；纤维沥青；疲劳性能
中图分类号： 文献标识号：a 文章编号：2306-1499（2013）02-
由于纤维沥青路面结构具有路面性能优良，施工工艺较易实现等优点其在国内得到越来越多的应用和研究，但是由于国内对纤维沥青路面的应用时间较晚，其还存在很多的问题需要深入研究。其中沥青混合料的疲劳性能是后续研究的重点。
沥青路面在环境荷载和行车荷载作用下，受到轮胎的驶入驶离，其路面受力状态为长期处于应力应变交替。导致路面材料出现了疲劳变化。而当行车荷载超过一定次数，沥青混合料的材料也发生了老化变硬，在荷载作用下，路面材料内部的应力积累超过了材料本身的强度，路面编号出现裂纹，最终会产生了疲劳断裂破坏。疲劳破坏已经是当前沥青路面破坏的主要形式之一。本文对纤维沥青混合料的疲劳性能进行了分析和研究。
1.纤维沥青混合料的制备
1.1原材料
室内试验采用克拉玛依90#沥青。用于纤维沥青混合料粗细集料和矿粉质量应满足现行规范的相关规定，对粗集料的要求应具有良好的颗粒形状，质量均匀、洁净、干燥、无风化、无杂质，并且有足够的强度、耐磨耗性、抗冻性、耐腐蚀性、抗冲击性、耐磨光性、抗破碎性以及与沥青的良好粘附性。
为了研究不同纤维对沥青混合料疲劳性能影响，本文分别采用了不掺纤维、0.3%的木质素纤维好0.3%的聚酯纤维。
1.2 级配设计
纤维沥青的级配选择为悬浮密实类的ac-131级配。级配设计时，为了保证级配设计良好，其矿料全部采取经水洗烘干后的单一粒径集料配制而成.纤维沥青混合料的配合比设计需要考虑到纤维的类型和掺量，在所用材料和矿料级配确定后，选择若干种纤维掺量，按马歇尔设计方法确定不同纤维掺量下的最佳沥青用量，然后在各自的最佳沥青用量下进行水稳定性、低温抗裂性能和高温稳定性试验，分别得出纤维掺量与残留稳定度、抗弯拉强度、最大弯拉应变和动稳定度的关系曲线，由此关系曲线得出纤维最佳掺量和满足规范指标要求的经济掺量也就是最小纤维掺量，最后综合高温性能、耐水性能和经济性，确定工程使用合适的纤维掺量。
车载作用下沥青混凝土加铺层路面的疲劳性能研究
总第２２９期 ２００８年第４期 交通科技 Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．２２９ Ｎｏ．４ Ａｕｇ．２００８
车载作用下沥青混凝土加铺层路面的疲劳性能研究
张开鹏 陶 杰 陈景涛 （武汉理工大学理学院 武汉４３００７０） 摘要 以汉宜高速公路旧水泥混凝土路面的沥青加铺工程为依托，采用室内试验的方法，对 ＳＴＲＡＴＡ应力吸收层＋Ｓｕｐｅｒｐａｖｅ １２．５混合料复合小梁与Ｓｕｐｅｒｐａｖｅ １２．５混合料小梁进行了抗 疲劳对比试验；应用ＡＮＳＹＳ软件对含有ＳＴＲＡＴＡ应力吸收层的沥青混凝土加铺层和未设置应 力吸收层的结构在车载作用下的疲劳寿命进行了评估。试验和数值模拟表明，ＳＴＲＡＴＡ应力吸 收层能有效地增强水泥混凝土路面沥青混凝土加铺层的使用性能，提高高速公路的使用寿命。 关键词 沥青混凝土加铺层 应力吸收层 疲劳试验 疲劳寿命 数值模拟 近几年来，我国各地都对旧水泥混凝土路面 进行了大量的修整，目前国内最常用的措施是加 铺沥青混凝土罩面层。由于结构中旧水泥混凝土 板原始接缝和本身裂缝缺陷的存在，在外部荷载 的作用下极易产生反射裂缝，破坏了路面结构的 整体性和连续性，并在一定程度上导致结构强度 的削弱，从而降低了公路的使用寿命。 为了研究沥青路面的抗疲劳性能和疲劳开裂 的过程，国内外许多科研机构进行了不少针对沥 青路面裂缝的计算研究和室内试验［１ ，但这些研 究一般停留在理论计算方面，且大多为一些小型 试件的试验，不能全面真实地反映加铺层路面状 况，也很难对整体结构进行疲劳寿命的预估，所以 有必要依托沥青加铺层试验路及实体工程进行基 于应力吸收层加铺结构的疲劳试验研究［ｄ］。 本文以汉宜高速公路旧水泥混凝土路面的沥 青加铺工程为依托，针对含有ＳＴＲＡＴＡ应力吸 收层和未设置应力吸收层的的沥青混凝土加铺层 结构，采用疲劳试验和数值模拟的方法，对其在车 辆重复荷载作用下的疲劳寿命进行了评估。 １ 沥青加铺层结构试件的疲劳试验 试验选择在（５００～１ ２００）×１０ 应变控制下 的Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｔｓｔｉｎｇ Ｍａｅｈｉｎｅ（ＵＴＭ一２５）上进行４ 点弯曲疲劳试验。试验时制备了ＳＴＲＡＴＡ应力 吸收层＋Ｓｕｐｅｒｐａｖｅ １２．５混合料复合小梁和ｓｕ— ｐｅｒｐａｖｅ １２．５混合料小梁，小梁成型后尺寸为长 （３８０±６）ｍｍ，高（５０±６）ｍｍ，宽（６３±６）ｍｍ，
沥青混凝土路面施工质量控制要点
沥青混凝土路面施工质量控制要点
大部分公路均采用沥青混凝土路面。还是会存在不同的问题，文章对沥青混凝土路面施工的质量控制要点进行过综合分析。
标签： 沥青；混凝土路面；施工；质量；控制；要点
引言：
沥青混凝上路面具有坚实、耐久、良好的抗滑性和平整度、稳定度好等特点，因而在我国高等级公路建设中得到了广泛应用。在沥青混凝上路面的施工过程中，关键是质量控制。
一、沥青混凝土路面的质量要求
（一）足够的路面承载力
沥青混凝土路面应具有足够的承载力，以平衡车辆反复作用下在路面结构层产生過量应力而引起的路面破坏。
（二）良好的抗疲劳特性
沥青混凝土路面在其设计使用年限内，将承受大量的行车荷载的反复作用，为了不致于沥青混凝土路面过早地产生疲劳破坏，因此沥青混凝土路面必须具有良好的抗疲劳特性。
（三）良好的高温稳定性
沥青混合料是一种典型的流变性材料，它的强度和劲度模量随着温度的升高而降低，所以沥青混凝土路面在夏季高温时，在重交通的重复作用下，由于交通的渠化，在轮迹逐渐形成变形下凹、两侧鼓起的所谓“车辙”，这是高等级沥青路面常见的病害，沥青路面的高温稳定性是指沥青混合料抵抗车辆反复压缩变形及侧向流动的能力。
（四）良好的低温抗裂性
沥青混凝土路面的温缩裂缝表现为寒冷季节沥青混合料的集料之间的沥青膜拉伸破坏导致集料间拉开，形成裂缝。因此，沥青混合料的低温抗裂性能主要取决于沥青结合料的低温拉伸变形性能，其次与沥青混合料的温度收缩系数、抗拉强度、劲度模量也有一定的关系。
（五）沥青混凝土路面应具有良好的抗滑性能
沥青混凝土路面的抗滑性能直接影响到行车的安全。为了保证路面的抗滑性，配料时应特别注意粗集料的耐磨光性，应选硬质有棱角的集料，沥青用量及沥青含蜡量也对抗滑性有着明显影响。因此应根据当地的气候选择合适的沥青，像江苏等地选用的沥青一般为普通沥青AH-70#和SBS改性沥青。
二、沥青混凝土路面技术控制要点
（一）材料的质量控制
抗疲劳层疲劳性能影响因素分析
２０１０．ＮＯ．１第９卷总第７５期 道路交通３９ ｄｏｉ：１Ｏ．３９６９／ｊ ｉｓｓｎ．１６７１—９１０７．２０１Ｏ．１ ０３９ 抗疲劳层疲劳性能影响因素分析 Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆＩｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ Ｆａｃｔｏｒｓ ｏｎ Ｆａｔｉｇｕｅ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆＦａｔｉｇｕｅ・Ｒｅｓｉｓｔａｎｔ Ｌａｙｅｒ 张剑 （重庆市江北嘴中央商务区开发投资有限公司重庆４０００２０ Ｊ 摘要：用灰熵关联理论方法研究了沥青路面抗疲劳层的疲劳试验结果。结果表明：影响抗疲劳层疲劳性能因素的顺序为：最大公称粒径＞空隙 率＞油石比＞Ｏ．０７５ ｍｍ筛孔通过率＞软化点＞４．７５ Ｉｍ筛孔通过率＞针入度（２５℃）＞ｖＭＡ（矿料间隙率）。为提高抗疲劳层的疲劳性能，建议沥青混 合料的最大公称粒径不宜过大，同时应增加沥青混合料油石比，减小沥青混合料空隙率；另外，Ｏ ０７５ ｍｍ应作为沥青混合料的关键筛孔孔径。 关键词：抗疲劳层；沥青混合料；疲劳性能；灰熵法 中图分类号：Ｕ４１６．２文献标识码：Ａ文章编号：１６７１—９１０７（２０１０）０１—００３９—０４ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆｆａｔｉｇｕｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｏｆａｓｐｈ￣ｔ ｒｏａｄ ｆａｔｉｇｕｅ—ｒｅｓｉｓｔａｎｔ ｌａｙｅｒ ８ｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆｇｒｅｙ ｃｏｎ．ｅｌａｔｉ０ｎ ｅｎｔｒｏｐｙ ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ ｏｆｔｈｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｉｎ ｄｅｃｉｄｉｎｇ ｔｈｅ ｆａｔｉｇｕｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆｆａｔｉｇｕｅ・ｒｅｓｉｓｔａｎｔ ｌａｙｅｒ ｈａｓ ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ ｓｅｑｕｅｎｃｅ：ｎｏｍｉｎａｌ ｍａｘｉｍｕｍ ａｇｇｒｅ— ｇａｔｅ ｓｉｚｅ＞ｖｏｌｕｍｅ ｏｆ ａｉｒ ｖｏｉｄｓ＞ａｓｐｈａｌｔ ｒａｔｉｏ（ｂｙ ｍａｓｓ）ｔｏ ａｇｇｒｅｇａｔｅ＞ｐｅｒｃｅｎｔ ｐａｓｓｉｎｇ Ｏ．０７５ ｍｍ ｓｉｅｖｅ＞ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ ｐｏｉｎｔ＞ｐｅｒｃｅｎｔ ｐａｓｓｉｎｇ ４．７５ ｌ／ｌｍ ｓｉｅｖｅ＞ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ（２５￣Ｃ）＞ＶＭＡ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔＯ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｆａｔｉｇｕｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆｆａｔｉｇｕｅ－ｒｅｓｉｓｔａｎｔ ｌａｙｅｒ，ｉｔ ｉｓ ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｎｏｍｉｎａｌ ｍａｘｉｍｕｍ ａｇｇｒｅ— ｇａｔｅ ｓｉｚｅ ｏｆ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ ｓｈｏｕｌｄ ｎｏｔ ｂｅ ｔｏｏ ｂｉｇ；ｉｔ ｉｓ ｂｅ￣ｅｒ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ａｓｐｈ￣ｔ ｒａｔｉｏ ｔｏ ａｇｇｒｅｇａｔｅ，ｄｅｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｖｏｌｕｍｅ ｏｆ ａｉｒ ｖｏｉｄｓ；０．０７５ ｍｍ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｔａｋｅｎ ａｓ ｔｈｅ ｋｅｙ ｓｉｅｖｅ ｐｏｒｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆａｔｉｇｕｅ—ｒｅｓｉｓｔａｎｔ ｌａｙｅｒ；ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ；ｆａｔｉｇｕｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ；ｇｒｅｙ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｅｎｔｒｏｐｙ ｍｅｔｈｏｄ 析更加合理准确『１Ｉ 引言 长寿命沥青路面就是要让沥青路面的损坏是自上而下的 发生，因此在使用过程中只需要定期对其做功能性的恢复修 补即可。这就要求沥青路面底层具有很好的抗疲劳性能，绝对 不能出现疲劳开裂现象。抗疲劳层就是据此而提出的新型材 料设计，即在最佳油石比的基础上将沥青用量再提高０．５％（质 量分数Ｊ左右，从而使沥青路面底层更加密实，其疲劳寿命得以 延长。影响抗疲劳层疲劳性能的因素很多，影响程度不一，这 使抗疲劳层在设计时变得很复杂。为了简化工作，需要筛选出 影响沥青抗疲劳层疲劳性能的关键材料参数 灰色理论是我国邓聚龙教授于１９８２年提出的一种新型工 程系统理论。这种理论的优点是，在不完全的信息中，分析随 机因素序列的关联性，发现影响系统的主要因素和因素间对 系统影响的差别，只需较少的试验量，具有较高实用价值。但 现有的这些灰色关联方法的共同特点是在确定关联度时．都 采用计算逐点关联测度平均值的办法得到的，这就必然带来 以下不足：（１）局部关联倾向，即在点关联测度值分布离散情况 下由点关联测度值大的点决定总体关联度倾向：（２）造成信息 损失，平均值淹没了许多点关联测度的个性，没有充分利用点 关联测度提供的丰富信息，灰熵方法可以克服这些不足，使分 收稿日期：２００９—１２—２ 作者简介：张剑（１９６９一）。男，重庆人，硕士，高级工程师，从事路桥工 程技术、建设管理工作。 本文应用灰关联熵方法分析沥青抗疲劳层疲劳材料参数 对其疲劳性能影响的显著性，找出影响沥青抗疲劳层疲劳性 能的关键因素，可为沥青抗疲劳层的材料设计提供参考。 １疲劳性能的参量选取 １．１沥青性质 沥青粘度对混合料疲劳寿命的影响主要由于其对混合料 劲度的作用。在控制应力的加载模式下，沥青混合料疲劳寿命 随沥青粘度的增加而增加：而在控制应变的加载模式下，沥青 越软，混合料疲劳寿命越长。研究表明，在一定的沥青用量下， 沥青的针入度越小，沥青的软化点越高，混合料的疲劳寿命就 越长。 １ ｌ２沥青用量 在集料级配一定的情况下，沥青用量的增加会导致沥青 饱和度提高和沥青膜厚度增加，这样会显著影响沥青混合料 的疲劳寿命。研究表明，在控制应力的加载模式下，相应于混 合料的最大疲劳寿命有一个最佳的沥青用量。这个沥青用量 不仅与矿料的级配有关，而且与集料的种类有关，通常与最大 混合料劲度所需的最佳沥青用量相符：而在控制应变的加载 模式下，混合料疲劳寿命随沥青用量的增加而增大。 １．３集料特性及级配 矿料表面性状（纹理、形状）
沥青类别对沥青混凝土疲劳耐久性能影响的试验研究
沥青类别对沥青混凝土疲劳耐久性能影响的试验研究
摘要:在马歇尔试验的基础上,确定了不同沥青含量条件下AC-l3I的最佳沥青含量,通过对沥青混凝土的疲劳耐久性试验及各项路用指标的车辙试验,结果表明,采用SBS改性沥青的混合料具有良好的路用性能,经济效益和社会效益良好。
关键词:沥青混合料 路用性能 配合比
沥青混合料是典型的粘弹塑性体,近年来,由于交通量的持续增加,重车比例的增多,使路面上承受着大量荷载的反复作用。在夏季高温季节,沥青混合料的强度和劲度随温度的升高大幅度降低,路面很容易产生永久性变形,大大降低路面的使用性能,影响行使车辆的安全,缩短沥青路面的使用寿命。目前,道路车辙问题已成为当今世界上沥青路面三大破损形式(疲劳、车辙、低温开裂)中最为突出的问题。本文以AC-13结构为基础,通过90号沥青,SBS改性沥青,橡胶1号沥青进行沥青混合料设计,研究沥青类型对混合料疲劳耐久性能性能的影响。
1 试验材料
1.1 沥青
模型墙沥青采用某公司提供的90号基质沥青、SBS改性沥青以及橡胶l号沥青,不同沥青的各项技术指标见表1。 1.2 集料
粗集料(2.38mm～12.3mm)选用优质玄武岩,细集料(0.071mm～2.41mm)选用济南本地产石灰岩,矿粉为石灰岩磨制的矿粉。集料主要性质见表2。
2 混合料配合比设计
对于AC结构的配合比采用有关规程进行。按照理想的级配范围进行调整,调整后级配情况如图1所示。按照有关规定,采用马歇尔试验方法确定沥青混合料的最佳油石比,其结果如表3所示。
3 疲劳耐久性
疲劳耐久性试验采用控制应力的三分点加载小梁试验,试验温度15℃。不同沥青种类混合料试验结果如图2所示。
从图2可看出,三种沥青疲劳寿命与应力比曲线均具有良好的相关关系,经过曲线拟合得到如下拟合曲线:
从上述曲线函数可看出,他们成幂函数负相关关系,相关系数均在0.95以上。由疲劳函数可见,3种沥青混合料疲劳性能的优劣顺序为:SBS>橡胶1号>90号。
四级公路沥青路面强度评价指标
四级公路沥青路面强度评价指标
一、前言
四级公路是指连接乡镇和村庄的道路，它们的交通量相对较小，但是作为农村地区的主要交通工具，其安全性和舒适性也是需要得到保障。而公路沥青路面强度评价指标就是评估公路沥青路面承受车辆荷载能力和使用寿命的重要依据。本文将详细介绍四级公路沥青路面强度评价指标。
二、基础指标
1. 沥青路面厚度：沥青混合料厚度应符合设计要求，并在施工过程中进行实测。
2. 沥青混合料配合比：沥青混合料应按照设计要求配制，并在施工过程中进行实测。
3. 沥青混合料稳定性：沥青混合料稳定性应符合设计要求，并在施工过程中进行实测。
4. 沥青混合料流动性：沥青混合料流动性应符合设计要求，并在施工过程中进行实测。
三、高级指标
1. 动态稳定值（DSV）：动态稳定值是通过模拟车轮荷载下的沥青路面变形情况来评估沥青路面承受车辆荷载能力的指标。 2. 马歇尔稳定性：马歇尔稳定性是评估沥青混合料抗剪切能力的指标，它可以反映沥青混合料的强度和耐久性。
3. 沥青路面剪切模量（G*）：沥青路面剪切模量是评估沥青路面承受车辆荷载能力的重要指标，它可以反映沥青路面的弹性特性和抗变形能力。
4. 疲劳寿命：疲劳寿命是指沥青路面在长期循环荷载下的承载能力，它可以反映沥青路面的使用寿命和耐久性。
四、综合指标
1. 负荷轮次：负荷轮次是通过模拟车辆在公路上行驶时对沥青路面施加的荷载进行计算得出的指标，它可以反映沥青路面承受车辆荷载能力和使用寿命。
2. 动态弹性模量（Evd）：动态弹性模量是评估公路沥青路面抗变形能力和承受车辆荷载能力的重要指标，它可以反映沥青路面的弹性特性和抗变形能力。
3. 沥青混合料损失角（tanδ）：沥青混合料损失角是评估沥青混合料的黏弹性和耐久性的指标，它可以反映沥青混合料在长期使用中的变形和疲劳特性。
4. 纵向平整度：纵向平整度是评估公路沥青路面舒适性和安全性的重要指标，它可以反映公路沥青路面表面平整度和车辆行驶时产生的颠簸程度。
混合式基层沥青路面的疲劳特性分析研究
第３８卷，第４期 ２ ０ １ ３年８月 公 路 工 程 Ｈｉｇｈｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏ１．３８，Ｎｏ．４ Ａｕｇ．，２ ０ ｌ ３ 混合式基层沥青路面的疲劳特性分析研究 彭宏图 （湖南高速项目管理有限公司，湖南长沙４１０００１） ［摘 要】采用了Ｏ６版规范方法、考虑实际层间粘接状态的规范方法以及ＡＡＳＨＯ０经验方法对３种类型的混 合式基层沥青路面的疲劳特性进行了分析研究，得出了相同厚度的混合式基层沥青路面比半刚性基层沥青路面具 有更长的疲劳寿命的结论。并对不同结构层厚度、级配碎石模量对３种类型的混合式基层沥青路面的疲劳特性的 敏感性进行了分析。 ［关键词］混合式基层沥青路面；半刚性基层沥青路面；疲劳寿命计算；敏感性；路面结构设计计算方法；实 际层问粘接状态 ［中图分类号］Ｕ ４１６．２１７ ［文献标识码】Ａ ［文章编号］１６７４—０６１０（２０１３）０４—０１２８—０５ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｆａｔｉｇｕｅ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ａｓｐｈａｌｔ Ｐａｖｅｍｅｎｔ ｏｎ Ｍｉｘ Ｂａｓｅ ＰＥＮＧ Ｈｏｎｇｔｕ （Ｈｕｎａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ Ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ，Ｃｈａｎｇｓｈａ，Ｈｕｎａｎ ４ １ ０００ １，Ｃｈｉｎａ） ［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ０６ ｓｔａｎｄａｒｄ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄｓ，ＡＡＳＨＴＯ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ａｃｔｕａｌ ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ ｂｏｎｄｉｎｇ ｓｔａｔｅ，ｔｈｅ ｆａｔｉｇｕｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｂｉｔｕｍｉｎｏｕｓ ｐａｖｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｂａｓｅ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｒｅｖｅａｌ ｔｈａｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ，ｔｈｅ ｍｉｘｅｄ ａｓｐｈａｌｔ ｐａｖｅｍｅｎｔ ｈａｓ ａ ｂｅｔｔｅｒ ｆａｔｉｇｕｅ ｌｉｆｅ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｓｅｍｉ—ｒｉｇｉｄ ｂａｓｅ ＡＣ ｐａｖｅｍｅｎｔ．Ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｕｒｐｏｓｅ ｏｆ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉ— ｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｆａｔｉｇｕｅ ｐｒｏｐｅｒｔｙ，ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐａｖｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｍｏｄｕｌｕｓ ｏｆ ｇｒａｄｅｄ ｇｒａｖｅｌ ａｒｅ ａｌｓｏ ｔａｋｅｎ ｉｎｔｏ ａｃｃｏｕｎｔ ｉｎ ｔｈｒｅｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｓｐｈａｌｔ ｐａｖｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ． ［Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ］Ａｓｐｈａｌｔ Ｐａｖｅｍｅｎｔ ｏｎ ｍｉｘ ｂａｓｅ；Ｓｅｍｉ—ｒｉｇｉｄ Ｂａｓｅ；Ｆａｔｉｇｕｅ ｌｉｆｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ；Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ Ａｎａｌｙｓｉｓ；Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｄｅｓｉｇｎ Ｍｅｔｈｏｄ；Ａｃｔｕａｌ Ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ Ｂｏｎｄｉｎｇ Ｓｔａｔｅ １ 概述 由于半刚性基层具有承载能力强、板结性好、造 价低等优点，国内修筑的沥青路面几乎是清一色的 半刚性基层沥青路面，几乎成为包括高速公路在内 的沥青路面的唯一结构形式。然而半刚性基层沥青 路面存在的问题也随着大量的高速公路以及地方干 线公路通车后出现大面积的早期损坏逐渐地显现出 来。其主要的问题有：①半刚性基层存在较为严重 的温缩与干缩现象，不可避免地会产生大量的收缩 裂缝，并导致沥青面层产生反射裂缝或对应裂缝。 ②由于半刚性基层的强度主要取决于结合料的剂量 和严格的压实，半刚性基层本身非常致密，基本上不 透水。产生“唧浆”现象，成为沥青面层水损坏的主 要原因之一。③由于半刚性基层非常致密，半刚性 基层与沥青层的联结是一个很大的问题。半连续半 滑动或完全滑动的层间粘接状态大大降低半刚性基 层沥青路面的使用寿命；④半刚性基层较柔性基层 热容量小，与沥青面层的附着性能差，其抗裂能力 差，温缩裂缝和反射裂缝严重；⑤半刚性基层沥青 路面对新建路基工后不均匀沉降的适应性较差，容 易因路基工后不均匀沉降而使路面产生裂缝。 由于半刚性基层沥青路面的上述缺点，在国外 广泛应用的混合式基层沥青路面和全厚式沥青路面 开始在我国重交通和特重交通开始应用。由于全厚 式沥青路面造价太高，也不一定适用我国独特的超 载交通严重的高速公路，目前许多高速公路开始大 量采用混合式基层沥青路面，象我省在韶山高速公 路修筑了混合式基层沥青路面试验段、常张高速公 路修筑了４ ｋｍ混合式基层沥青路面试验段，邵永高 速公路、长湘高速公路、衡桂高速公路等也采用了这 种结构型式。取得了较好的使用效果。 ［收稿日期】２０１２—１１—０９ ［作者简介］彭宏图（１９７５一），男，湖南长沙人，工程师，主要从事高速公路建设与管理工作。
沥青混合料的疲劳性能及评价标准研究综述
第３９卷第３４期 ．１４６． ２ ０ １ ３年１ ２月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＩＥＣＴＵＲＥ Ｖｏｌ＿３９ Ｎｏ．３４ Ｄｅｃ． ２０１３
・建筑材料及应用・
文章编号：１００９—６８２５（２０１３）３４—０１４６—０３
沥青混合料的疲劳性能及评价标准研究综述
袁 强
（大连理工大学，辽宁大连１１６０２３）
摘要：根据沥青路面的破坏机理，分析了影响沥青路面疲劳寿命的因素，对沥青混合料疲劳寿命的预估方法——ｃｏｏｐｅｒ－Ｐｅｌｌ法、
能量法、美国沥青学会法和ＣＲＲ法进行了介绍，并指出充分了解沥青路面疲劳性能与建立相应的评价标准对沥青路面的使用具
有重要意义。 关键词：沥青路面，疲劳破坏，预估方法
中图分类号：ＴＵ５３５ 文献标识码：Ａ
１ 研究意义
近年来，我国高等级公路的建设Ｅｔ新月异。由于自身具有行
车平稳、舒适以及易于养护等优点，沥青路面在高等级公路中得
到了广泛的应用。在使用过程中，沥青路面由于受到汽车轴载和
温度等环境因素的反复作用，使其受力始终处于变化状态，导致
路面结构强度降低。所以充分了解沥青路面疲劳性能并建立相
应的评价标准对于沥青路面的使用具有重要意义。
２沥青路面破坏机理
实践表明，移动中的车轮荷载对路面结构各点的作用不尽相
同。对于面层顶面上的点来说，车轮靠近时受拉，车轮直接作用
时，该点受压，当车轮驶离后，该点受拉。对于面层底面上的点而 言，其应力一应变状态与顶面点恰好相反。根据上述分析可知，
汽车驶过一次就使面层上的点经历一次拉压应力循环，这样反复
作用之后，路面结构强度会下降，直至路面破坏。由于路面材料
的抗压强度远大于其抗拉强度，因此车轮作用下的路面裂缝通常
是由路面底部产生并向上扩展的¨Ｊ。所以，在实际路面设计当中
需要把底部拉应力作为控制变量。
３影响沥青路面疲劳寿命的因素
根据生产经验，我们把影响沥青混合料疲劳性能的因素分为
两类 ：一类是自身材料因素，如沥青的粘度等；另一类是荷载条
沥青路面用橡胶沥青混合料低温疲劳性能研究
第４期（总第１ ５４期） ２０１ １年８月 中圄彳盛譬
ＣＨＩＮＡ ＭＵＮＩＣＩＰＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｎｏ．４（ＳｅｒｉａＩ Ｎｏ １５４） Ａｕｇ ２０１ １
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００４－４６５５．２０１１．０４．０２９
沥青路面用橡胶沥青混合料低温疲劳性能研究
汪林， 卢永红， 虞志鹏， 曾凡龙， 王林立
（武汉市汉阳市政建设集团公司，湖北武汉４３００５０）
摘要：采用四点弯曲疲劳试验对比研究了普通沥青混合料、ＳＢＳ改性沥青混合料和橡胶沥青混合料的低温疲劳性能。 结果表明，在温度较低（０ ｏＣ）时，橡胶沥青混合料的弯曲疲劳性能优于基质沥青和ＳＢＳ改性沥青混合料，具有较好的抵 抗反射裂缝的能力。 关键词：沥青路面；橡胶沥青混合料；ＳＢＳ改性沥青混合料：疲劳性能 中图分类号：Ｕ４１４．７５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４—４６５５（２０１１）０４—００７６—０２
疲劳裂缝是沥青路面的主要破坏形式之一。减
少沥青路面疲劳病害的关键在于改善面层沥青混合
料的抗疲劳性能。
根据以往研究，沥青｝昆合料疲劳试验大多都在１０～
１５ ｃＩＣ下进行。但考虑到武汉地区冬季低温（０℃左右）
持续时间较长，路面反射裂缝也大多出现在这段时间，
为了更好地评价橡胶沥青的低温抵抗反复弯曲荷载的
能力，本文选用０ ｏＣ作为混合料疲劳试验的温度，以武
汉四新大道沥青路面加铺工程为依托，采用应变控制荷
载模式，对比研究了普通沥青混合料、ＳＢＳ改性沥青混
合料和橡胶沥青混合料的低温疲劳Ｉ生能。 １ 沥青混合料级配和用量
对基质沥青和ＳＢＳ改性沥青混合料，选择工程中 常用的ＡＣ一１３作为试验级配，级配范围与合成级配
见图１。以４．５％为Ｆｔ标空隙率，采用马歇尔设计方
法，得到基质沥青混合料的油石质量比为４．９％，ＳＢＳ
改性沥青混合料的油石质量比为５．０％。
＼ 褂
熠
∞０ ０ Ｎ 竺 粒径／ｍｍ
沥青稳定碎石抗疲劳性能研究
２０１２年６月 石油沥青ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ ＡＳＰＨＡＬＴ 第２６卷第３期
沥青稳定碎石抗疲劳性能研究
贾水彩 ，邵晚广
（１．河南交院公路工程技术有限公司，郑州４５０００５： ２．河南中原高速公路股份有限公司，郑州４７５０００）
摘要：研究采用三点弯曲疲劳试验对沥青稳定碎石进行疲劳性能研究，分析不同设计方 法下不同公称最大粒径对混合料疲劳性能的影响。试验结果表明，采用Ｓｕｐｅｒｐａｖｅ法设计的 混合料抗疲劳性能最好，但对应力的变化较为敏感；依据ＪＴＧＦ４０－－２００４推荐的级配中值混 合料抗疲劳特性与采用贝雷法设计的混合料的抗疲劳特性相当，但采用贝雷法设计的混合料 对荷载应力的敏感度最小；粒径较小、细集料含量较高、均匀密实的混合料抗疲劳性能较 好。设计方法对ｒｔ值和ｋ值有显著性影响，而公称最大粒径及其与设计方法的交互作用对ｎ 值和ｋ值影响较小。 关键词：道路工程沥青稳定碎石 抗疲劳性能设计方法
车辆在道路上行驶时，路面基层主要承受由
面层传来的车辆荷载的垂直应力，并扩散到下面
的基层和土基中去。从路面结构功能上看，基层
是路面结构的承重层，它应具有足够的强度和刚
度及良好的扩散应力的能力。基层在车辆荷载的
反复作用下，极易出现疲劳破坏，而基层疲劳破 坏产生后，基层裂缝自下而上发展，危机沥青混
凝±面层，造成路面出现结构性破坏。本研究采
用三点弯曲试验对不同设计方法下的不同公称最
大粒径混合料进行动态弯曲疲劳试验，分析不同
设计方法及公称粒径对混合料疲劳特性的影响大 小及规律¨一 ，对沥青稳定碎石混合料的疲劳特
性进行试验研究，以期为设计耐久性较强的沥青
碎石提供参考。
１原材料及级配组成 １．１ 沥青
本研究采用７０号沥青，其技术性质指标如
表１。粗、细集料和填料均采用石灰岩加工而
成，其性能技术指标均符合要求。
１．２级配组成 选择ＪＴＧ Ｆ４０－－２００４《公路沥青路面施工技
术规范》中ＡＴＢ一３０，ＡＴＢ一２５，采用Ｓｕｐｅｒ－