基于数字散斑相关方法的老化对沥青混合料疲劳开裂的影响

为研究老化作用对温拌胶粉改性沥青混合料(warm-mix rubber powder modified asphalt mixture,WMA)和热拌胶粉改性沥青混合料(hot-mix rubber powder modified asphalt mixture,HMA)疲劳性能的影响,对WMA和HMA的半圆试件进行三点弯曲疲劳试验.采用数字散斑相关方法(digital speckle correlation method,DSCM)对疲劳断裂的过程进行图像采集,并计算开裂过程中的平均水平应变εxa,通过εxa随循环荷载作用次数N的变化曲线研究老化作用对疲劳开裂的影响.结果表明:εxa适用于沥青混合料疲劳开裂的研究,裂缝在εxa突变时产生;未老化WMA和HMA的εxa-N曲线在达到峰值应变前,εxa随N的增加基本呈线性增长趋势,老化后呈下凹式非线性增长趋势;老化作用后,HMA和WMA的抗变形能力增强,抗开裂性能变差,WMA的抗开裂性优于HMA;随老化水平增加,HMA和WMA的疲劳破坏形式逐渐由黏聚性占主导的黏弹性破坏转变为黏附性占主导的脆性破坏.

紫外老化对温拌胶粉改性沥青混合料裂纹扩展性能的影响

为了研究紫外老化对温拌胶粉改性沥青混合料(warm-mixing rubber powder modified asphalt mixture,WMA)和热拌胶粉改性沥青混合料(hot-mixing rubber powder modified asphalt mixture,HMA)裂纹扩展性能的影响,采用半圆弯曲(semi-circular bending,SCB)试验计算得到的断裂能(G_(f))、威布尔抗裂指数(Weibull_(CRI))、平衡抗裂指数(balanced crack resistance index,BCI)3个指标对比分析和评价紫外老化前后WMA和HMA的裂纹扩展行为。结果表明:随着紫外老化时长的增加,WMA和HMA的抗裂纹扩展性能逐渐降低;与HMA相比,WMA具有更加优异的抗老化、抗裂纹扩展性能。通过层次分析(analytic hierarchy process,AHP)法对评价沥青混合料裂纹扩展性能的3个指标进行了对比,发现Weibull_(CRI)变异性较低,具有最大权值0.571,推荐在评价沥青混合料裂纹扩展性能时使用Weibull_(CRI)。

基于DIC技术分析老化前后温拌胶粉改性沥青混合料的开裂特性

为了研究重复荷载作用下热老化对温拌胶粉改性沥青混合料(WMA)和热拌胶粉改性沥青混合料(HMA)开裂特性的影响,基于数字图像相关技术(DIC)对重复荷载下的半圆弯曲实验(SCB)试件开裂全过程应变场进行观测,同时通过半圆三点弯曲实验、集料接触角测量实验进一步分析老化前后WMA和HMA的开裂特性。结果表明,采用细观指标(开裂点处水平应变E_(xx)、损伤因子D)和宏观力学指标(断裂能密度FE、蠕变应变能密度DCSE)以及两种沥青与集料间的黏附性指标(黏附功W_(as))对沥青混合料的抗裂性能分析得出了一致的结论,即随着热老化程度的加深,WMA和HMA的抗损伤性能和抗开裂性能逐渐变差,且WMA的抗开裂性能和抗老化性能均优于HMA。