一種瀝青路面下面層配合比按結(jié)構(gòu)需求的設(shè)計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及-?種漸青路面材料的按結(jié)構(gòu)需求的設(shè)計方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國公路路面建設(shè)的質(zhì)量耍求越來越高，道路建設(shè)者和社會更關(guān)注路面的使用壽 命。漸青路面的壽命與材料設(shè)計息息相關(guān)，材料性能對于整個結(jié)構(gòu)的使用耐久性和使用性 能至關(guān)重要。保證下面層良好的使用功能，是保證結(jié)構(gòu)整體性，提高結(jié)構(gòu)聯(lián)合受力能力，加 強結(jié)構(gòu)層間的協(xié)調(diào)變形能力的根本要素。目P，使下面層的性能優(yōu)良，而更重要的技術(shù)關(guān)鍵 是；按結(jié)構(gòu)需求的需求設(shè)計下面層的配合比。
[0003] 下面層底部在車輪荷載作用下所受拉應(yīng)力比面層其它部位在車輪駛近或駛過后 產(chǎn)生的拉應(yīng)力耍大得多，面層底部易產(chǎn)生疲勞開裂；此外，由于基層材料收縮特性，決定了 基層不可避免地產(chǎn)生收縮裂縫，下面層作為第一層抵御反射裂縫的前鋒，需要擁有適當?shù)?吸收裂縫擴張的能力，具備抵御反射應(yīng)力的能力。如何測試、分析、評價和確定這些功能指 標，從而進行材料的配合比設(shè)計，就變得十分重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種解決現(xiàn)有道路X程設(shè)計和實施過程中涉及到的漸青混 合料下面層（即漸青路面結(jié)構(gòu)中漸青混合料部分的10cm下部分）的配合比設(shè)計方法。
[0005] 本發(fā)明的目的是通過W下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0006] 一、對試件進行沖擊初性試驗，確定極限彎拉應(yīng)變大于某一數(shù)值（7000)的油石比 范圍，W及W沖擊初性大于某一數(shù)值化75N.m)作為控制標準時，滿足的油石比范圍；
[0007] 二、基于半圓劈裂的疲勞斷裂試驗分析方法一-半圓劈裂疲勞試驗，確定滿足疲 勞壽命（4000次）的油石比范圍；
[0008] 蘭、確定滿足上述=項指標要求的油石比范圍，取平均值作為最佳漸青用量。
[0009]W往的設(shè)計方法沒有充分考慮路面結(jié)構(gòu)層次的差別和性能需求，配合比均采用相 同的設(shè)計方法，不能夠充分保證材料的結(jié)構(gòu)性；設(shè)計的混合料會出現(xiàn)很多問題。本發(fā)明提供 的設(shè)計方法是針對材料結(jié)構(gòu)所處位置承受的力學(xué)狀態(tài)和功能需求指標進行的，突出了指標 最優(yōu)的設(shè)計理念，從而保證材料在工作中的良好狀態(tài)和壽命。
【附圖說明】
[0010] 圖1為滯后環(huán)線；
[0011] 圖2為沖擊初性試驗脆性破壞示意圖；
[0012] 圖3為沖擊初性試驗屈服破壞示意曲線圖；
[0013] 圖4為部分試件的沖擊初性；
[0014] 圖5為油石比最大彎拉應(yīng)變關(guān)系；
[0015] 圖6為沖擊初性與油石比的關(guān)系；
[0016] 圖7為SCB試驗裝置；
[0017] 圖8為AC巧半圓劈裂疲勞實驗結(jié)果；
[0018] 圖9為基于功能的下面層漸青混合料最佳油石比的確定示意圖。
【具體實施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的說明，但并不局限于此，凡是對本 發(fā)明技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋 在本發(fā)明的保護范圍中。
[0020] 本發(fā)明提供了 - ?種漸青路面下面層配合比按結(jié)構(gòu)需求的設(shè)計方法，可按W下方法 獲得：
[0021] 一、反射應(yīng)力吸收能力沖擊初性試驗
[0022] 沖擊初性試驗原理；當荷載作用在材料上，材料會產(chǎn)生應(yīng)力并導(dǎo)致應(yīng)變。粘彈性材 料試件中微小單元體的應(yīng)力應(yīng)變曲線在加荷與卸荷時將經(jīng)歷不同的路徑并形成--條環(huán)狀 曲線，如圖1所示。
[0023] 這一環(huán)狀曲線的面積通常代表每一加荷循環(huán)過程中總的能量積蓄，稱之為滯后環(huán) 線。在重復(fù)加荷過程中，W這一滯后環(huán)線面積代表的能量將全部或部分的轉(zhuǎn)化成熱能積蓄 在材料內(nèi)部，熱能積蓄使得材料發(fā)熱并引起材料塑性變形，發(fā)生疲勞破壞。可人為，在--次循環(huán)加荷、卸荷過程中，材料膽存的能量越少，它抵抗疲勞破壞的能力越強。重復(fù)荷載T 的疲勞壽命可W用公式（1)表示：
[0024] N,=a(l/W〇)" (1);
[0025] 式中；Nf--疲勞壽命，次數(shù)；
[0026]a、b--材料疲勞性質(zhì)系數(shù)；
[0027] W。初始加荷循環(huán)中積蓄的能量，N.m。
[0028] 公式W表明，在初始加載循環(huán)中，材料積蓄的能量越小，疲勞壽命越長。通過試 驗確定材料在初始加荷循環(huán)中的滯后環(huán)線，然后與材料的疲勞壽命建立聯(lián)系，這是目前材 料疲勞性能研究的手段之一。相反，如果不測定每次加載循環(huán)積蓄的能量，而是測定材料在 疲勞破壞前積蓄的總能量，則材料積蓄的總能量越大，疲勞壽命越長。
[0029] 車輪荷載作用在混凝止路面接（裂）縫相應(yīng)位置的時間非常短60~65km/h的行 車速度相當于加載速率為10化，作用力比較大，具有明顯的沖擊荷載的特征。因此，如果能 夠測定出漸青混凝±試件在沖擊荷載作用下直至斷裂的荷載變形曲線，那么，荷載變形曲 線下的面積代表材料發(fā)生斷裂所需要的能量，將沖擊荷載作用下，荷載變形曲線所包圍的 面積稱為沖擊初性，用I來表示，此時Nf= 1，
[0030]I=G(W〇) (2);
[0031] 式中；I--沖擊初性，N.m;
[0032] G--材料沖擊系數(shù)。
[0033] 公式（2)表明，沖擊初性是初始加載循環(huán)中積蓄的能量的函數(shù)，代表材料在沖擊 荷載作用下發(fā)生斷裂前積蓄的能量，主要用于材料斷裂產(chǎn)生新表面所需要的能量，沖擊初 性值越大材料抵抗反射裂縫的能力越強。
[0034] 典型的荷重-位移曲線如圖2~3所示，陰影部分的面積代表沖擊初性。圖2表 示材料加荷至最大荷載處突然斷裂，這是典型的脆性斷裂的特征。圖3表明材料在最大荷 載處并沒有突然斷裂，而是在逐漸卸載的情況下變形繼續(xù)增加，然后斷裂，表明材料發(fā)生流 動變形，裂紋在加載狀態(tài)下亞臨界擴展引起局部區(qū)域卸載。沖擊初性值越大，說明漸青混合 料耗散的能量越多，抵抗疲勞破壞的能力越強，即抵抗重復(fù)荷載作用下所耍引發(fā)的反射裂 縫的能力越強。
[0035] 具體實施方法；
[0036] 根據(jù)《公路工程漸青及漸青混合料試驗規(guī)程》JTJ052?2000,關(guān)于漸青混合料試件 制作方法（輪礙法）的規(guī)范耍求，制作300mraX300mmX50ram板塊狀試件。將成型好的試件 利用切割機切割成250mmX35mmX35mm的棱柱體試件。為減少試驗誤差，每組試件進行3 個平行試件。規(guī)范中規(guī)定：使用礙壓成型的混合料試件切制的棱柱體試件，長度不小于公稱 最大集料粒徑的4倍，寬度或厚度不小于公稱最大粒徑的1~1. 5倍。本次試驗采用的混 合料公稱最大粒徑分別為19mm、26. 5mm，滿足規(guī)范耍求。
[0037] 試驗溫度的選擇：
[0038] 表1列出了我國某地區(qū)的氣溫統(tǒng)計資料（W此為例說明溫度的選?。?br>[0039] 表1某地典型地區(qū)氣溫統(tǒng)計資料作）
[0040]
[0041]
[0042]可知，各地區(qū)最熱月平均氣溫的均值為25°C，各地區(qū)最