【正文】 性能。瀝青路面在整個(gè)使用壽命期內(nèi)，在環(huán)境的影響下經(jīng)受行車荷載的反復(fù)作用，長(zhǎng)期處于應(yīng)力、應(yīng)變交迭變化狀態(tài)，由于材料微觀結(jié)構(gòu)的局部不均勻，引起應(yīng)力集中而出現(xiàn)微損傷，微損傷逐漸累計(jì)擴(kuò)大致使結(jié)構(gòu)強(qiáng)度逐漸下降。這種路面具有強(qiáng)度高、剛度大、水穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。 bituminous mixtures。關(guān)鍵詞：湖瀝青改性瀝青；瀝青混合料；疲勞特性。本文通過對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，建立了兩種瀝青混合料各自的疲勞方程。湖瀝青改性瀝青混合料疲勞性能研究商淑杰摘要：影響瀝青混合料疲勞性能的因素很多，該研究?jī)H考慮瀝青種類對(duì)疲勞性能的影響。本研究選用某基質(zhì)瀝青和湖瀝青改性瀝青，用應(yīng)變控制模式下的小梁彎拉疲勞試驗(yàn)對(duì)兩種瀝青混合料進(jìn)行了疲勞性能研究。結(jié)果充分表明了湖瀝青改性瀝青在抗疲勞性能方面的優(yōu)良性。 Study on fatigue characteristics of lake asphaltmodified asphalt mixtures Abstract: There are many factors which affect the fatigue characteristics of bituminous mixtures, this study only considered the influence of asphalt category on fatigue characteristics. The research selected a matrix asphalt and lake asphalt —modified asphalt, and evaluated fatigue characteristics using the flexural beam fatigue test under the straincontrolled mode of loading. This text carried on regression analysis towards experimenting data and establishes fatigue equation suited for two kinds of asphalt mixtures. Result demonstrated Lake asphalt—modified asphalt has a good antifatigue characteristics.Key words: lake asphalt—modified asphalt。 fatigue characteristics1 引言為適應(yīng)交通量迅速增加、行車荷載逐漸增大的需要，半剛性基層瀝青路面在全國(guó)各地的高等級(jí)公路建設(shè)中得到廣泛的應(yīng)用。但是，道路上重載超載車輛的大量出現(xiàn)，使路面的破壞更為嚴(yán)重。當(dāng)荷載重復(fù)超過一定次數(shù)后，在荷載作用下路面內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力就會(huì)超過強(qiáng)度下降后的結(jié)構(gòu)抗力，使路面出現(xiàn)裂紋，最終產(chǎn)生疲勞斷裂。因此，提高瀝青混合料的抗疲勞性能是混合料設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。影響瀝青混合料疲勞性能的因素很多，本研究?jī)H考慮瀝青種類對(duì)疲勞性能的影響。前三類方法都能較好地反映路面的實(shí)際疲勞性能，但耗資巨大、周期長(zhǎng)，且試驗(yàn)結(jié)果受當(dāng)?shù)丨h(huán)境及所用路面結(jié)構(gòu)影響較大。 瀝青混合料的室內(nèi)疲勞試驗(yàn)方法各異，各國(guó)都沒有統(tǒng)一的規(guī)定?？紤]到試驗(yàn)方法對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況的模擬程度、試驗(yàn)方法的簡(jiǎn)便性及試驗(yàn)結(jié)果的可應(yīng)用性，SHRP工作者將上述方法進(jìn)行了優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比及相應(yīng)排序，認(rèn)為重復(fù)彎曲試驗(yàn)（特別是三分點(diǎn)加載試驗(yàn)）最能代表實(shí)際路面的受力狀況，試驗(yàn)結(jié)果可直接用于設(shè)計(jì)，是疲勞試驗(yàn)的首選方法。 現(xiàn)象學(xué)法 應(yīng)用現(xiàn)象學(xué)法進(jìn)行疲勞試驗(yàn)，通常采用控制應(yīng)力和控制應(yīng)變兩種不同的加載模式。試驗(yàn)結(jié)果可用下式表示： 式中：—試件破壞時(shí)的加載次數(shù)； k，n—取決于瀝青混合料成分和特性的常數(shù)；σ —對(duì)試件每次施加常量應(yīng)力的最大幅值。由于在這種控制下試件通常不會(huì)出現(xiàn)明顯的斷裂破壞，一般以瀝青混合料勁度下降到初始勁度的50%或更低為疲勞破壞標(biāo)準(zhǔn)。 選用何種加載模式的疲勞試驗(yàn)?zāi)茌^好地反映路面疲勞壽命，或者說選用控制應(yīng)力還是控制應(yīng)變進(jìn)行路面疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，主要考慮以下兩個(gè)因素：（1） 何種加載模式能更好地反映瀝青混合料在路面中受行車荷載作用時(shí)的疲勞特性。 力學(xué)近似法 這種方法是將應(yīng)力狀態(tài)的改變作為開裂、幾何尺寸及邊界條件、材料特性及統(tǒng)計(jì)變異性的結(jié)果來考慮，并對(duì)裂縫的擴(kuò)展和材料中疲勞的重分布所起的作用進(jìn)行分析。應(yīng)用這一方法的疲勞壽命被定義為在一定的應(yīng)力狀態(tài)下，材料的損壞按照裂縫擴(kuò)展規(guī)律，從初始狀態(tài)增長(zhǎng)到危險(xiǎn)和臨界狀態(tài)的時(shí)間。它們對(duì)混合料疲勞特性的影響如下所述： .1試驗(yàn)條件 控制方式 混合料的疲勞響應(yīng)與加載控制方式有關(guān)。對(duì)路面彈性層狀體系的分析表明，面層大于某一厚度時(shí)，由于基層剛度相對(duì)比較小，荷載重復(fù)作用使面層應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)較快，以至最后迅速增大而出現(xiàn)路面破裂，這一過程比較符合應(yīng)力控制模式。 荷載條件 材料的疲勞壽命可按不同的荷載條件來測(cè)定。顯然，對(duì)于相同的瀝青混合料，試件承受簡(jiǎn)單荷載或是復(fù)雜荷載所表現(xiàn)出的疲勞反應(yīng)是不同的。國(guó)外不少學(xué)者研究了加載頻率與車速的關(guān)系?！?5km/h的行車速度。本研究也采用正弦波荷載進(jìn)行疲勞試驗(yàn)，由于荷載波形全部處于壓力一側(cè)，也稱它為半正矢波。荷載間歇時(shí)間對(duì)瀝青混合料疲勞壽命的影響取決于間歇時(shí)間的長(zhǎng)短和試驗(yàn)溫度。當(dāng)試驗(yàn)溫度40℃時(shí)，極限壽命的比值約為5；試驗(yàn)溫度在10℃到25℃時(shí)，極限壽命比值為25。 疲勞破壞的判斷 在常溫下，瀝青混合料表現(xiàn)為顯著的粘彈性質(zhì)。在控制應(yīng)力方式下通常以試件的完全斷裂作為疲勞破壞標(biāo)準(zhǔn)，在控制應(yīng)變方式下試件一般不會(huì)出現(xiàn)明顯的斷裂破壞，而一般以混合料勁度下降到初始勁度的50%或更低時(shí)為疲勞破壞標(biāo)準(zhǔn)。任何影響混合料勁度的變量，諸如集料與瀝青的性質(zhì)、瀝青用量、混合料的壓實(shí)度與空隙率，以及反映車輛行駛速度的加載時(shí)間和所處的環(huán)境溫度條件都會(huì)影響到它的壽命。一般說來，在控制應(yīng)力加載模式中，疲勞壽命隨混合料勁度的增加而增加。 瀝青用量 相當(dāng)于混合料最佳疲勞壽命有一個(gè)最佳的瀝青含量。通常與最大混合料勁度所需的最佳瀝青用量相符，而要比馬歇爾穩(wěn)定度所確定的最佳瀝青含量稍大。VFA大，混合料的空隙率小，疲勞壽命也高。 瀝青種類和稠度 瀝青種類和稠度對(duì)瀝青混合料疲勞性能的影響基本上可以用它對(duì)混合料勁度的作用來衡量。在控制應(yīng)變加載模式中情況則相反，即瀝青愈軟，疲勞壽命愈長(zhǎng)。混合料的空隙率隨填料用量的增多而減小，混合料的疲勞壽命則隨空隙率的降低而顯著的增長(zhǎng)。研究表明，摻加符和技術(shù)要求的纖維可有效改善瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、抗疲勞性能，并且具有低溫抗裂和防止反射裂縫的性能。研究表明，在控制應(yīng)力加載模式試驗(yàn)中，疲勞壽命隨溫度的降低而增長(zhǎng)；而采用控制應(yīng)變加載模式，當(dāng)試驗(yàn)在低溫進(jìn)行時(shí)，疲勞壽命較少的依賴于溫度，當(dāng)溫度增加時(shí)，疲勞壽命則隨之增長(zhǎng)。提高路面的抗疲勞性能應(yīng)該從兩方面加強(qiáng)配合，一是合理的材料設(shè)計(jì)，使混合料達(dá)到最佳配合比和最大密度，使混合料具有較高的強(qiáng)度；另一方面是合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得各結(jié)構(gòu)層的層位與厚度達(dá)到理想的程度，在車輪荷載作用下，確保結(jié)構(gòu)層的最大應(yīng)力和應(yīng)力比在控制范圍內(nèi)。為了達(dá)到這個(gè)目的，本研究從第一方面予以加強(qiáng)，即在基質(zhì)瀝青中摻入天然湖瀝青來改性瀝青。瀝青生產(chǎn)方式是采用輕型機(jī)械將瀝青刮起來，再進(jìn)行分解。它的物理和化學(xué)特性與常規(guī)瀝青完全一致，因此它作為一種瀝青改性劑摻加到石油瀝青中，兩者有良好的混融性，混合后的瀝青在使用性能方面得到了改善。按達(dá)到相同使用壽命計(jì)算，可減薄瀝青厚度，降低維護(hù)保養(yǎng)成本，增強(qiáng)防滑力，改善道路交通安全，增強(qiáng)防水性能，提高抗水損害能力，增強(qiáng)在惡劣環(huán)境和繁重交通條件下的正常使用能力，對(duì)基質(zhì)瀝青有廣泛的適應(yīng)性。本研究要做的就是用應(yīng)變控制模式下的彎曲梁疲勞試驗(yàn)方法對(duì)湖瀝青改性瀝青混合料等進(jìn)行疲勞性能研究，并對(duì)兩種瀝青混合料的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，建立適合與它們的疲勞方程，來考察湖瀝青改性瀝青的效果。本研究既借鑒國(guó)外的先進(jìn)成果，又結(jié)合國(guó)內(nèi)的實(shí)際情況及相關(guān)研究，選用了一種適合中國(guó)國(guó)情的合理、可行的疲勞試驗(yàn)方法，即應(yīng)變控制方式下的三分點(diǎn)加載小梁彎曲疲勞試驗(yàn)方法。 試件個(gè)數(shù)：4根/應(yīng)變水平； 加載方式：應(yīng)變控制，三分點(diǎn)加載； 加載波形和頻率：19HZ連續(xù)式半正矢荷載； 應(yīng)變水平：3000，5000，8000，10000μm； 試驗(yàn)溫度：20177。嚴(yán)格按《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》（JTJ0582000）所得出的試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：表2 粗集料的密度集料種類10～15mm5～10mm4～7mm3～5mm水料瓶質(zhì)量（g）