帶切口彎曲梁混凝土試驗(yàn)

對(duì)于許多路面來(lái)說(shuō)，在瀝青面層施工之前，半剛性基層由于未養(yǎng)護(hù)好而產(chǎn)生了裂縫。這些微小裂縫在面層底部產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，在溫度和荷載的反復(fù)作用之下，這些裂縫將反射至面層。為模擬該現(xiàn)象，設(shè)計(jì)了帶切口彎曲梁試驗(yàn)，并引入斷裂韌度JIC參數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)材料的抗裂能力。

1、J積分的測(cè)試方法

　其中L、B和W分別為試件的長(zhǎng)寬高，a為初始裂紋長(zhǎng)度，P為荷載，PS為破壞荷載，Up和Ue分別為塑性應(yīng)變能和彈性應(yīng)變能，ΔP和Δe分別為塑性變形和彈性變形。

其中U為形變功。對(duì)一定的P、Δ值，曲線下包圍的面積即為形變功U，然后根據(jù)U、B、W即可求得相應(yīng)的J。

為考慮溫度對(duì)材料斷裂參數(shù)的影響，采用了兩個(gè)試驗(yàn)溫度，0℃和- 12℃。M0、M0.1和M0.2三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)。

以上計(jì)算的U為荷載達(dá)到極限值PS時(shí)的形變能，此時(shí)材料處于臨界狀態(tài)。定義材料處于臨界狀態(tài)的J積分為延性斷裂韌度JIC，其值越大，說(shuō)明材料的抗裂能力越大。JIC包括彈性部分Je和塑性部分Jp ，可通過(guò)相關(guān)公式計(jì)算。

2、帶切口小梁彎曲試驗(yàn)結(jié)果分析

（1）纖維用量對(duì)JIC的影響分析

在瀝青混合料中加入纖維之后，纖維通過(guò)與瀝青、瑪蹄脂的改善作用，最終提高了混合料的整體韌度，在裂縫擴(kuò)展之前具有比較明顯的屈服階段，表現(xiàn)為延性斷裂。在0℃和-12℃時(shí)，未加纖維的瀝青混合料M0的JIC較小，并且大部分為彈性分量Je，其所占比例分別為74.9%和97.1%；纖維用量為0.1%的瀝青混合料M0.1和Je所占比例為35.7%和60.9%；纖維用量為0.2%的瀝青混合料M0.2的Je所占比例為37.1%和36.8%。一般說(shuō)來(lái)，J越大，材料的抗裂能力越大，而J中彈性分量Je和塑性分量Jp的比例也對(duì)其影響很大。因?yàn)闃?gòu)成Je的形變功是彈性功，以可逆形式存在于結(jié)構(gòu)中，在裂紋擴(kuò)展過(guò)程中將釋放出來(lái)，助長(zhǎng)裂紋開裂; 而構(gòu)成Jp的是塑性功，消耗于塑性變形，為不可逆，對(duì)以后的裂紋擴(kuò)展不構(gòu)成威脅。故大的Je或大的Jp，均有可能得到大的J，但只有大的Jp，才有可能得到大的阻力曲線斜率dJ/da。本試驗(yàn)未測(cè)定材料的Jr阻力曲線，僅分析了起裂點(diǎn)的JIC，未能更好地說(shuō)明纖維在混合料裂縫擴(kuò)展過(guò)程的作用。但JIC已經(jīng)很好地說(shuō)明，纖維在瀝青混合料中的阻裂作用非常明顯。隨著纖維用量的增加，JIC 增加較大，并且Jp所占比例越大，材料表現(xiàn)出更好地延性。

（2）溫度對(duì)JIC的影響分析

溫度影響瀝青混凝土的勁度，溫度越低，勁度越大，材料特征主要表現(xiàn)為彈性，斷裂為脆性斷裂。M0的JIC由0℃時(shí)的0.3853MP·mm，降至-12℃的0.2883MPa·mm，主要是由于Jp減少，-12℃時(shí)的Jp值幾乎為0，材料幾乎為完全彈性體。M0.1在溫度降低過(guò)程中Je提高，Jp降低，因此Je所占比例明顯提高，材料的韌性降低； M0.2當(dāng)溫度下降時(shí)，Je和Jp同時(shí)降低，但Jp仍保持較高的比例，材料起裂時(shí)仍具有明顯的屈服階段，表現(xiàn)為韌斷。