一种高掺量再生沥青混合料抗疲劳开裂性能的预测方法技术

本发明专利技术涉及一种高掺量再生沥青混合料抗疲劳开裂性能的预测方法，包括以下步骤，步骤一：构建高掺量再生沥青混合料抗疲劳开裂性能的预测模型，预测模型包含再生沥青的抗疲劳因子与开裂因子的函数关系；步骤二：提取旧沥青路面回收料中老化沥青，根据老化沥青

【技术实现步骤摘要】
一种高掺量再生沥青混合料抗疲劳开裂性能的预测方法


[0001]本专利技术涉及道路工程
，具体为一种高掺量再生沥青混合料抗疲劳开裂性能的预测方法
。

技术介绍

[0002]如果将公路每年维修养护产生的旧沥青路面回收料作为垃圾处理，不仅造成资源的巨大浪费，而且占用土地，污染环境
。
因此，推广和应用沥青路面再生技术十分必要
。
[0003]随着再生技术日渐成熟，大量研究表明，旧沥青路面回收料的掺量可超过
30
％，有效节省了新沥青和集料用量，提高了旧沥青路面回收料再生利用率
。
然而，由于旧沥青路面回收料中老化沥青的高硬度和脆性，在车轮荷载重复作用下，再生沥青路面容易产生高应变，引发疲劳开裂破坏
。
因此，老化沥青的疲劳特性对再生沥青路面的抗疲劳开裂性能起着至关重要的作用，但现有公开专利中目前还没有一种建立二者联系的方法
。
[0004]目前，现有专利中关于公开沥青混合料疲劳抗裂性能的试验方法有很多，如半圆弯曲试验
、
间接拉伸开裂试验及四点弯曲疲劳试验等，均需要专业的试验设备和耗材，如试验机
、
荷载传感器等，在大量的循环加载次数作用下对沥青混合料试件进行加载，使得实验周期较长，耗时较久，需要较高的试验成本
。
而沥青屈服能试验只需在恒定剪切速率下对沥青施加单调荷载，即可得到不同应变水平的疲劳响应，测试程序所需时间较少，并利用粘弹性连续损伤理论有效表征沥青损伤累积行为
。
但目前规范中规定的沥青屈服能试验剪切速率不利于分析应力
‑
应变曲线的拐点和峰后斜率
。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是：提供一种高掺量再生沥青混合料抗疲劳开裂性能的预测方法，利用该预测方法能够通过高掺量再生沥青屈服能试验的疲劳特性预测其混合料抗疲劳开裂性能，为高掺量再生沥青混合料组成设计过程中确定旧沥青路面回收料
、
新沥青及再生剂掺量的最优组合提供参考，降低试验成本，提高高掺量再生沥青混合料组成设计的效率，对旧沥青路面回收料的大规模推广应用具有重要意义
。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种高掺量再生沥青混合料抗疲劳开裂性能的预测方法，包括以下步骤，
[0008]构建高掺量再生沥青混合料抗疲劳开裂性能的预测模型，预测模型包含再生沥青的抗疲劳因子与开裂因子的函数关系；
[0009]提取旧沥青路面回收料中老化沥青，根据老化沥青
、
再生剂及新沥青的配比制备目标掺量大于
30
％的再生沥青混合料，并进一步将再生沥青混合料制成再生沥青试件；
[0010]在高剪切速率下，利用沥青屈服能试验获得再生沥青试件的抗疲劳因子；
[0011]将获得的抗疲劳因子输入到预测模型中，利用再生沥青试件的抗疲劳因子与开裂因子的函数关系计算得到再生沥青混合料的开裂因子，预测再生沥青混合料抗疲劳开裂性能
。
[0012]进一步，抗疲劳因子是通过对多个高掺量再生沥青试件进行动态剪切流变试验，计算应力
‑
应变曲线峰后阶段拐点处的峰后斜率和
2600
％应变水平的破坏能获得的；开裂因子是通过对再生沥青试件进行间接拉伸开裂试验获得的
。
[0013]进一步，抗疲劳因子的获得过程为，在
11.575s
‑1的高剪切速率下，对再生沥青试件进行沥青屈服能试验，绘制应力
‑
应变曲线，计算抗疲劳因子
R
，公式如下：
[0014][0015]式中，为应变水平达到时
2600
％的破坏能，由应力
‑
应变曲线下的面积计算得到；
ε
ip
为峰后阶段拐点处的应变，拐点是峰后区域开裂速率的转折点；
|m
ip
|
为峰后阶段拐点处峰后斜率的绝对值
。
[0016]进一步，通过拟合再生沥青抗疲劳因子
R
及其混合料开裂因子
CTindex
之间的关系，构建高掺量再生沥青混合料抗疲劳开裂性能预测模型，公式如下：
[0017]CTindex
＝
12.187lnR+37.574。
[0018]进一步，破坏能的计算区域为0‑
2600
％的高应变水平
。
[0019]进一步，高掺量再生沥青混合料抗疲劳开裂性能的预测模型适用于旧沥青路面回收料掺量大于
30
％的再生沥青混合料
。
[0020]进一步，利用高掺量再生沥青混合料开裂因子的预测值，综合考虑旧沥青路面回收料的循环利用率和再生沥青混合料抗疲劳开裂性能，确定高掺量再生沥青混合料中旧沥青路面回收料
、
新沥青和再生剂掺量的最优组合方案
。
[0021]总的说来，本专利技术具有如下优点：
[0022]本专利技术提出一种在高剪切速率下基于高掺量再生沥青屈服能试验的疲劳特性预测其混合料抗疲劳开裂性能的预测模型和预测方法，从老化沥青疲劳损伤的角度出发，为高掺量再生沥青混合料组成设计过程中确定旧沥青路面回收料
、
新沥青及再生剂掺量的最优组合提供参考，降低了试验成本，提高了高掺量再生沥青混合料组成设计的效率，对旧沥青路面回收料的大规模推广应用具有重要意义
。
附图说明
[0023]图1为本专利技术的预测方法流程图
。
具体实施方式
[0024]下面来对本专利技术做进一步详细的说明
。
[0025]一种高掺量再生沥青混合料抗疲劳开裂性能的预测方法，包括以下步骤，
[0026]步骤一：构建高掺量再生沥青混合料抗疲劳开裂性能的预测模型，预测模型包含再生沥青的抗疲劳因子与开裂因子的函数关系；
[0027]步骤二：提取旧沥青路面回收料中老化沥青，根据老化沥青
、
再生剂及新沥青的配比制备目标掺量大于
30
％的再生沥青混合料，并进一步将再生沥青混合料制成再生沥青试件；
[0028]步骤三：在高剪切速率下，利用沥青屈服能试验获得再生沥青试件的抗疲劳因子；
[0029]步骤四：将获得的抗疲劳因子输入到预测模型中，利用再生沥青试件的抗疲劳因子与开裂因子的函数关系计算得到再生沥青混合料的开裂因子，预测再生沥青混合料抗疲劳开裂性能
。
[0030]与传统的沥青混合料疲劳试验方法验证或确定最优组合相比，本专利技术提出一种在高剪切速率下基于高掺量再生沥青屈服能试验的疲劳特性预测其混合料抗疲劳开裂性能的预测模型及其预测方法，从老化沥青疲劳损伤的角度出发，为高掺量再生沥青混合料组成设计过程中确定旧沥青路面回收料
、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高掺量再生沥青混合料抗疲劳开裂性能的预测方法，其特征在于：包括以下步骤，构建高掺量再生沥青混合料抗疲劳开裂性能的预测模型，预测模型包含再生沥青的抗疲劳因子与开裂因子的函数关系；提取旧沥青路面回收料中老化沥青，根据老化沥青
、
再生剂及新沥青的配比制备老化沥青目标掺量大于
30
％的再生沥青试件；在高剪切速率下，利用沥青屈服能试验获得再生沥青试件的抗疲劳因子；将获得的抗疲劳因子输入到预测模型中，利用再生沥青试件的抗疲劳因子与开裂因子的函数关系计算得到再生沥青混合料的开裂因子，预测再生沥青混合料抗疲劳开裂性能
。2.
根据权利要求1所述的一种高掺量再生沥青混合料抗疲劳开裂性能的预测方法，其特征在于：抗疲劳因子是通过对多个高掺量再生沥青试件进行动态剪切流变试验，计算应力
‑
应变曲线峰后阶段拐点处的峰后斜率和
2600
％应变水平的破坏能获得的；开裂因子是通过对高掺量再生沥青混合料试件进行间接拉伸开裂试验获得的
。3.
根据权利要求1所述的一种高掺量再生沥青混合料抗疲劳开裂性能的预测方法，其特征在于：抗疲劳因子的获得过程为，在
11.575s
‑1的高剪切速率下，对再生沥青试件进行沥青屈服能试验，绘制应力
‑
应变曲线，计算抗疲劳因子
R
，公式如下：式中，
G
f*
为应变水平达到时
2600
％的破坏能，由应力...

【专利技术属性】
技术研发人员：张园，裴珂，邹桂莲，虞将苗，曹子萱，陈俊豪，
申请(专利权)人：华运通达科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：