[发明专利]基于等效断裂温度的沥青混合料低温抗裂性能评价方法

说明书

本发明公开了一种基于等效断裂温度的沥青混合料低温抗裂性能评价方法，针对现有的评价指标—断裂能存在的难以有效区分再生沥青混合料的低温抗裂性能的问题，基于断裂能推导出新的评价指标—等效断裂温度；通过沥青混合料小梁弯曲试验得到混合料的断裂能和弯曲模量，通过沥青混合料温缩试验或者通过沥青混合料温缩系数模型得到混合料的温缩系数，依据以上参数计算沥青混合料的等效断裂温度。将等效断裂温度作为沥青混合料低温抗裂性能的评价标准，提高了对于沥青混合料低温抗裂性能的区分度。

技术领域

本发明属于沥青混合料路用性能评价的应用技术领域，具体涉及一种沥青混合料低温抗裂性能的评价方法。

背景技术

低温开裂是沥青路面主要病害之一。为减少季冻区沥青路面低温开裂，有必要在沥青路面建设时选取低温抗裂性能优良的沥青混合料，因而沥青混合料的低温抗裂性能试验方法和评价指标显得尤为重要。理想的低温抗裂性能试验方法应操作简单，且试件制作方便；理想的低温抗裂性能评价指标应可准确地评价沥青混合料低温下的抗开裂能力，同时不同沥青混合料应具有较大的数值差异，可有效的区分不同沥青混合料的低温抗开裂性能，便于路面设计时沥青混合料的选取。

现阶段，国内外对沥青混合料的低温抗裂性能提出了许多评价指标，如断裂能、应变能密度、低温弯曲应变、蠕变速率、冻断温度等。其中，断裂能使用最为广泛，因为断裂能测试方法简单、易操作，试件来源也最多，如半圆弯曲试验、紧凑拉伸试验、小梁弯曲试验和间接拉伸试验等一般认为，断裂能越大表示沥青混合料在低温断裂时需要消耗的能量越多，低温抗裂性能也越好。

断裂能是一个综合强度和应变的参数，但是对具有高强度低延性的脆性材料和低强度高延性的柔性材料很难区分。与普通沥青混合料相比，再生沥青混合料即是一种强度高延性差的材料，因此普通沥青混合料和再生沥青混合料的断裂能差异较小。由此，也造成断裂能对再生沥青混合料中RAP(reclaimed asphalt pavement)掺量不太敏感性，不同RAP掺量的再生沥青混合料的断裂能差异较小，难以有效区分其低温抗裂性能。因此，如果能基于断裂能提出一种新的可有效区分不同RAP掺量的再生沥青混合料低温抗裂性能的评价指标，对再生沥青混合料的推广使用具有重要意义。

发明内容

现有的沥青混合料低温性能评价方法中的评价指标—断裂能对再生沥青混合料中RAP掺量不敏感，难以有效区分再生沥青混合料的低温抗裂性能。本发明提供一种基于新提出的等效断裂温度，提高对于混合料低温抗裂性能的区分度。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于等效断裂温度的沥青混合料低温抗裂性能评价方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：进行沥青混合料小梁弯曲试验；试件在梁顶中间截面施加集中荷载，记录荷载和跨中挠度直到梁断裂成两半，得到荷载-跨中挠度曲线，依据此曲线，计算沥青混合料的断裂能和弯曲模量，断裂能x表示位移，F(x)表示荷载，A表示断裂面积，即横截面面积；弯曲模量R_B为弯曲试验中试件破坏时的抗弯拉强度(MPa),ε_B为弯曲试验中试件破坏时的最大弯拉应变(με)；

步骤2：测定沥青混合料温缩系数，参照我国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)进行试验；当不具备试验条件时，可以通过公式估算沥青混合料的温缩系数，其中，VMA表示矿料间隙率，通过沥青混合料的密度试验测得；V_ag表示集料的体积分数，根据沥青混合料的级配计算；α_as表示沥青的温缩系数，可取3.45×10^-4(1/℃)；α_ag表示集料的温缩系数，根据测量结果石灰岩取5.1×10^-6(1/℃)，玄武岩取6.62×10^-6(1/℃)，花岗岩取11.3×10^-6(1/℃)；