[发明专利]一种评价沥青胶砂水稳定性的方法

说明书

本发明公开了一种评价沥青胶砂水稳定性的方法，将沥青胶结料和集料成型制成沥青胶砂试件，先分别获得沥青胶砂试件于干燥条件和有水条件的裂缝扩展指数ΔR(N)，再用干燥条件下的裂缝扩展指数ΔR(N)除以有水条件下的裂缝扩展指数ΔR(N)得到裂缝扩展指数条件比，通过裂缝扩展指数条件比评价不同沥青胶砂试件的水稳定性。本发明提供的方法试验投资小、试验周期短、动态荷载下能够代表路面的实际受力状态，比较真实的反映了路面的实际情况。经与传统试验方法即冻融劈裂强度比比较，本发明评价沥青胶砂水稳定性的方法可靠性强，可广泛推广使用。

技术领域

本发明属于道路工程技术领域，具体涉及到一种评价沥青胶砂水稳定性的方法。

背景技术

在高速公路建设中，由于沥青路面具有良好的行车舒适性和优异的使用性能，以及建设速度快、养护维修简便等优点，国内80％以上高等级公路都采用沥青类路面结构型式。随着科技的进步，近年来全国范围内不断出现沥青及其混合料的检测指标均合格，但新建高等级公路通车不久即严重破损的现象。沥青及其混合料的抗水损害性能已再度成为人们关注焦点。

我国现行规范主要是通过水煮法对沥青与粗集料表面的粘附性和粗集料的抗水剥离能力进行评价，但是实践中发现，某些沥青尤其是改性沥青采用该测试方法时试验结果均为五级，无法进行有效区分，且该种方法是在静止的状态下进行测试，而沥青路面的使用条件是车辆不断施加荷载，由此，该方法还需要进行条件优化。

沥青路面在使用不久后产生水损害的早期破坏，大概可以归结于一种是沥青路面产生疲劳破坏，有裂缝，水渗入导致的水损害；另一种是沥青路面空隙率过大，在未有疲劳裂缝产生时，水就可以自动渗入致使路面产生水损害。第二种情况可以采取合理的路面设计方法进行改善，针对第一种情况，则需要研究沥青路面的疲劳特性。

据研究表明，沥青混合料的疲劳开裂主要集中在混合料的砂浆部分，该部分主要是沥青胶结料和过1.18mm筛的集料。而沥青胶砂中裂缝的引起和扩展主要依赖于材料的特性，包括蠕变柔性、裂缝扩展消耗能力及沥青与集料之间的粘附功。

现有技术中用于评价沥青胶砂疲劳性能的试验设备庞大、试验投资高、非动态荷载不能够代表路面实际受力状态的缺陷，存在诸多不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种试验投资小、试验周期短、动态荷载下评价不同沥青胶砂在干燥和有水条件下的疲劳性能，进而用二者比值评价沥青胶砂水稳定的方法，以克服现有技术试验设备庞大、试验投资高、非动态荷载不能够代表路面实际受力状态的缺陷。

本发明的上述目的是通过下面的技术方案得以实现的：

一种评价沥青胶砂水稳定性的方法，将沥青胶结料和集料成型制成沥青胶砂试件，先分别获得沥青胶砂试件于干燥条件和有水条件的裂缝扩展指数ΔR(N)，再用干燥条件下的裂缝扩展指数ΔR(N)除以有水条件下的裂缝扩展指数ΔR(N)得到裂缝扩展指数条件比，通过裂缝扩展指数条件比评价不同沥青胶砂试件的水稳定性，其中：

裂缝扩展指数ΔR(N)通过如下公式计算：

其中，N为任意给定的荷载循环次数，N＞1；

其中，粘附功ΔG_f、参考模量G_R、松弛参数m、松弛模量E₁、疲劳参数b为沥青胶砂试件的性能参数，通过表面自由能试验和动态力学分析方法试验获得，具体如下：

ΔG_f为沥青胶结料和集料的粘附功，通过表面自由能试验获得；

G_R为低应变周期荷载作用下未破坏的沥青胶砂复数参考模量，通过动态力学分析方法试验中低应变试验获得，且试件在循环过程中没有发生损伤破坏；