[發明專利]一種評價瀝青路面層間應力消散性能的試驗方法

在審

• 申請號: 202210430799.2
• 申請日: 2022-04-22
• 公開（公告）號: CN114878268A
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 龔演;楊毅;馬小龍;周震宇;王鋒;羅愷彥;嚴二虎;李東釗;程崗;劉軍海;劉玉紅;武強;潘樹;姜博
• 申請（專利權）人: 交通運輸部公路科學研究所;中交二公局第六工程有限公司;合肥明巢高速公路有限公司
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;G01N3/08
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 鄧永紅

本發明提供一種評價瀝青路面層間應力消散性能的試驗方法，包括以下步驟：應力消散試件的制備；進行層間應力消散試驗，將試件在冷藏后，將鋼棒放入芯樣的孔中，安裝到試驗機上，恒速拉伸試件，記錄荷載和位移，持續拉伸直至荷載達到最大值，然后下降至0.1kN，試驗過程中獲得荷載與位移關系曲線；計算曲線與坐標軸圍城的面積，分別采用多項式及高斯方程對峰值荷載前后部分曲線進行擬合，進而對位移進行定積分求得面積，該面積表示荷載對試件做的功；計算試件截面面積，計算應力消散能指標。本發明考慮了有裂縫存在的瀝青路面內部受力狀態，更符合真實的路面內部反射裂縫擴展情況，通過應力消散能指標可以實現對層間應力消散性能的評價。

技術領域

本發明提供一種評價瀝青路面層間應力消散性能的試驗方法，屬于公路技術領域。

背景技術

我國建成了世界上最大的高速公路網，其中瀝青路面是我國高等級路面的主要結構形式。半剛性基層由于剛度大、強度高廣泛應用于瀝青路面基層，滿足我國大交通量及重載交通的需求。然而半剛性基層易產生裂縫，并向上發展導致路面上面層開裂，影響車輛行駛舒適性及安全性。在車輛的反復荷載作用下，瀝青路面層間是應力集中且強度薄弱環節，瀝青層模量較低而半剛性基層模量較大，路面層位過渡不連續，半剛性基層裂縫處應力較大，易導致此處應力向上傳導，當瀝青層在反復荷載下無法承受該應力時，就會產生裂縫，并隨著瀝青層在服役過程性能的的不斷衰減，裂縫持續擴展，導致路面結構強度衰減，內部隱形病害增多，且擴展至表面層，產生表面裂縫。這種由半剛性基層自下而上產生的裂縫被稱為反射裂縫，為了抑制反射裂縫的產生和擴展，瀝青路面層間一般會采用鋪灑級配碎石、乳化瀝青等層間處治方案。層間處治的根本原理是，層間鋪灑的級配碎石和乳化瀝青一方面由于其模量處于瀝青層和基層之間，可以有效緩解層間強度過度不連續的情況，另一方面是當基層裂縫處的應力向上傳導時，層間碎石及瀝青材料可以有效的將應力分散，減緩瀝青層的應力集中，進而抑制反射裂縫的擴展。

然而，不同方案對于層間處治效果是不同的，合理有效的試驗方法是客觀的評價瀝青路面層間性能關鍵。本發明是一種評價瀝青路面層間應力消散性能的試驗方法，測試瀝青路面層間試件在持續荷載作用下抵抗反射裂縫的能力，用于新建瀝青路面結構設計時層間處治方案的設計以及舊瀝青路面層間性能的評價。

目前，直剪試驗是使用最廣泛的評價層間性能試驗方法。直剪試驗試件可以通過旋轉壓實或者是路面芯樣切割獲得，包含上下層以及待測層間。直剪試驗儀器眾多，一般均是將試件垂直放置，通過夾具固定下層，然后對上層施加恒定速率的荷載，試驗過程中荷載會逐漸增大，當荷載增加至最大時，定義為層間失效，進而通過峰值荷載評價層間性能。

因此，現有試驗方法主要存在以下問題：1.主要是對層間粘結強度的測試，評價層間處治材料的粘結性能，忽略了層間對于局部應力集中的消散作用；2.主要考慮了層間受到剪應力作用下的失效模式，忽略了已存在裂縫的層間受拉狀態下的失效模式；3.缺乏評價層間抑制反射裂縫擴展能力的試驗方法。

發明內容

為了解決現有試驗方法的不足，填補層間應力消散性能評價的空白，本發明針對層間實際受力及破壞情況提出了一種評價瀝青路面層間應力消散性能的試驗方法，擬解決的關鍵問題如下：1.通過在層間試件下層預制裂縫，對下面層施加橫向力，基于裂縫反射至上層擴展情況評價層間抑制反射裂縫向上擴展的能力；2.對試件下層預制裂縫的左右部分分別鉆孔，通過鉆孔內放置試驗夾具實現對存在裂縫的路面局部受拉情況的模擬；3.試件拉應力的向上傳導，上層材料受到拉應力作用而產生裂縫，層間材料可以有效的分散向上傳導的拉應力，通過荷載及裂縫位移評價層間應力消散能力。

為了實現上述目標，本發明的具體技術方案如下：

一種評價瀝青路面層間應力消散性能的試驗方法，包括以下步驟：

S1：應力消散試件的制備：

S1-1：利用路面取芯鉆機從待測路面上取出路面芯樣，取得的芯樣應保持邊角完整，顆粒不得散失；S1-1中路面芯樣直徑150mm；上層與下層高度不小于40mm；