[发明专利]一种评价沥青混合料疲劳损伤自修复能力的设备及方法

说明书

本发明公开了一种评定沥青混合料疲劳损伤自修复能力的方法及其相关设备，采用三分点加载方式进行小梁的疲劳弯曲试验，很好地模拟实际路面结构中存在的反射裂缝，再现路面各结构层底面存在疲劳裂纹时，交通荷载对路面结构的力学影响。实际评价过程包括：试件成型、疲劳加载、损伤程度评定、自愈修复和自修复能力评价。本发明能够建立在考虑沥青混凝土疲劳损伤程度下的沥青混凝土疲劳损伤自修复行为的评价指标及其测试方法，可用于准确、合理地评价沥青混凝土疲劳损伤自修复能力，并进一步指导长寿命沥青路面的材料优选和优化设计，延长沥青路面使用寿命。

技术领域

本发明属于沥青混合料疲劳损伤自修复能力测试领域，具体涉及一种评价沥青混合料疲劳损伤自修复能力的设备及方法。

背景技术

沥青混合料是具有复杂结构的非均质、多相和兼具微观、细观和宏观特性的多层次复合材料体系。在荷载、温度、时间效应等因素持续作用下，结构体内细观尺度的微缺陷(微裂纹、微孔洞等)产生弥散裂隙并进一步增长、扩展、汇合，形成一定尺度的宏观裂纹，导致结构的强度下降，以致最终发生破坏。一些学者已经集中研究了含有孔洞、裂纹以及任意缺陷材料的裂纹扩展情况以及破坏机理，同时也做了许多验证性试验，但是所得到的试验成果又往往囿于试验条件、环境条件等的变化及材料本身的复杂性，使得试验成果相对离散，没有完全取得实质性的进展。

再者，沥青混凝土疲劳开裂可归结于重复荷载作用下沥青混凝土内部微裂纹萌生与扩展，大量裂纹的生长与汇聚最终形成的宏观裂缝则可认为是疲劳开裂宏观表象。而在裂纹萌生与扩展过程中，同时伴随着裂纹区域的应力松弛以及为降低裂纹表面能而自发进行的界面修复。此外，沥青材料具有界面润湿、粘合与分子扩散能力，这些都为裂缝修复后强度形成提供了基础条件。尽管沥青材料的自修复性能已被广泛认可，并通过比较损伤试件间歇期前后的模量(如动态模量、劲度模量)的恢复来表征，但在越来越多水稳研究中发现，混合料模量的恢复并不意味着混合料相同程度的强度提高与疲劳寿命的延长，采用模量恢复程度来作为评价指标的可靠性值得怀疑。

沥青混凝土疲劳损伤自修复行为研究不仅是理解沥青混凝土疲劳开裂过程与机理、建立室内外疲劳性能“转移系数”的理论基础，而且如果自修复行为能够得到充分增强，沥青路面的疲劳开裂问题将得到有效控制。因此，沥青混凝土疲劳损伤自修复行为研究具有重要的理论和应用价值。基于裂缝表面能理论和裂缝表面扩散能理论可以解释沥青混凝土疲劳损伤自修复机理并建立行为方程，但仍需进一步完善。同时由于在相同加载次数下不同沥青混凝土疲劳损伤程度不一致，而损伤程度将影响损伤自修复率，所以应建立考虑沥青混凝土疲劳损伤程度的沥青混凝土疲劳损伤自修复行为评价指标及其测试方法，以期准确、合理地评价沥青混凝土疲劳损伤自修复能力。

因此，提出了一种测试沥青混合料疲劳损伤自修复能力的方法，并采用相应的评价指标来定量评定这种自修复能力，可用于指导长寿命沥青路面的材料优选和优化设计，对延长沥青路面使用寿命，减少路面病害发生，降低建设费用都有极其重要的实际工程意义。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种评价沥青混合料疲劳损伤自修复能力的设备及方法，可以综合地评价沥青混合料疲劳损伤自修复能力，很好地模拟实际路面结构中的疲劳开裂状况，力学意义清晰，设备简单、实用。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种评价沥青混合料疲劳损伤自修复能力的设备，包括计算机、控制装置、数据采集装置、环境保温箱、小梁试件，所述环境保温箱内设置有支撑竖板，所述支撑竖板垂直设置在环境保温箱箱体底部的底座上，支撑竖板中部上方设有凹槽，凹槽两端的支撑竖板上设有支座装置，所述小梁试件的两端连接支座装置，小梁试件中部上方设有加载活塞杆，加载活塞杆底部装有拉压端部，所述拉压端部的突出压头压住小梁试件中部，小梁试件中部下方连接挠曲变形传感器，加载活塞杆上方伸出环境保温箱连接重复荷载加载器，重复荷载加载器和加载活塞杆间安装有荷载传感器，重复荷载加载器连接控制装置，荷载传感器与挠曲变形传感器连接数据采集装置，所述控制装置与数据采集装置连接计算机。