天津市交通科学研究院天津300300
摘要：采用控制应力的方式进行三分点加载的弯曲试验对不同旧料掺量下的高模量沥青混合料的疲劳特性进行了试验研究。试验结果表明：掺加旧料后，高模量沥青混合料的疲劳性能有所降低。随着旧料掺量的增加，混合料的疲劳性能先提高后降低，在旧料掺量为40％时达到最优。
关键词：道路工程；高模量；疲劳性能；旧料掺量
20世纪以来，各国都在努力地探索新的沥青混合料设计理念和设计方法，其中以法国LCPC基于性能指标设计的高模量沥青混凝土最为突出[1]，沥青路面高模量化已经成为改善沥青路面性能的有效途径和发展方向。而法国高模量沥青混凝土（EME2）具有动态模量高（动态模量≥14000MPa），抗疲劳性能好（≥130）的双重特点[2]。疲劳性能的优劣是高模量沥青混合料的重要标志，改善高模量沥青混凝土材料自身的疲劳性能，是保证高模量沥青混凝土路面的疲劳寿命不受影响的必要条件。因此，疲劳特性的研究对于将高模量沥青混合料成功应用于道路设计和评定的过程中具有重要的意义。
1疲劳试验条件和数据处理方法
（1）试件成型
成型方法和试件尺寸：按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTGE20-2011）[3]中T0703-93规定的轮碾压实并切割成小梁的方法成型试件，试件尺寸为40.0mm×40.0mm×250mm；平行试验试件个数：4根。
（2）试验条件
在制得小梁试件后，首先进行15℃的小梁弯曲试验得到破坏荷载P的大小，以确定小梁弯曲疲劳试验的加载量P1，然后进行小梁弯曲疲劳试验[4]。试验条件如下：
试验设备：MTS材料试验机，如图1所示；
加载方式：三分点加载；
控制方式：控制应力；
应力水平：0.2、0.3、0.4；
加载波形和频率，连续式半正弦荷载，10Hz；
试验温度：15℃；
间歇时间，0s。
（3）数据处理方法
大量研究[5~6]表明，同一应力比下若干试件的对数疲劳寿命表现为正态分布，而且应力、应力比与疲劳寿命在双、单对数坐标上分别表现为线性关系，通常可用方程：和来表示，不妨称为曲线和曲线。本文根据试验结果将应力水平与疲劳寿命在双对数坐标上用下列方程进行拟合：
（1）
式中：
——沥青混合料疲劳寿命；
——不同的应力水平；
k、n——试验常数，根据试验条件、加荷方式和材料特性来决定。
在双对数曲线中，表示双对数线性方程中直线与纵坐标截距，越大表示混合料在低应力比下疲劳寿命越高；n值表示沥青混合料疲劳寿命随荷载增大而衰减程度，n值越大表示疲劳寿命随应力比的增长降低速度越快[7]。
2不同旧料掺量下高模量沥青混合料疲劳性能
本文所采用的旧料取自滨海新区海滨大道行车道中面层，原路面是按照我国规范AC-20沥青混合料进行设计的。在旧料中加入三氯乙烯并采用离心分离法抽提出沥青溶液，采用阿布森法对沥青溶液中的沥青进行回收，并对老化沥青的各项性能进行评价，试验结果如表1所示。
表1老化沥青性能指标
由于旧料堆的堆放以及旧沥青本身的粘结作用，铣刨下来的旧料中含有一些结团块状物，拌合前先将旧料放入60℃烘箱中预热，采用人工将结团旧料分散，并在60℃下采用干筛法测定旧料级配，如表2所示。
表2经预热后旧料级配
试验过程中在4.0%油石比下依次对20％～80％旧料掺量下的热再生高模量沥青混合料的疲劳性能进行研究[2~3]。
图1不同旧料掺量下的疲劳曲线
表3不同旧料掺量下的疲劳方程
由表3及图1可知，未掺加旧料的混合料值最大、n值最小，表明在应力较小情况下，混合料具有较高疲劳寿命，随着荷载应力的增加疲劳寿命减小速度较慢；当旧料掺量增加后，值和n值均呈现不同的变化规律，值随旧料掺量的增加，先增加后减小，旧料掺量为40％时达到最大，但此时的n值也最大，疲劳寿命随荷载应力的增加减小速度最快；n值随旧料掺量的增加先减小后变大，在旧料掺量为40％时达到最小值，而且此时的值也最小，因此，在该旧料掺量下，混合料的疲劳性能最优。
3结论
掺加旧料后，高模量沥青混合料的疲劳性能有所降低。随着旧料掺量的增加，混合料的疲劳性能先提高后降低，在旧料掺量为40％时达到最优。
参考文献：
[1]陈顺福，韩东萍，延西利．法国沥青混合料设计方法[J].国外公路．2000（6）：49-52
[2]马峰，傅珍．硬质沥青和高模量沥青混凝土在法国的应用[J]：中外公路，2008（6）：221-223
[3]《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTGE20-2011）[S]：北京：人民交通出版社，2011
作者简介：
秦冬（1982年12月~），天津人，大学本科，工程师，目前在天津市交通科学研究院从事市政工程技术工作。