连续损伤与沥青混合料的疲劳与热裂解分析衔接区模型
摘要：沥青路面的裂缝继续导致突出的路面病害。这项研究评估了疲劳和热量使用三种方法对九种沥青混合料的开裂性能：简化的粘弹性连续损伤模型; 热应力驱动的巴黎定律裂解模型; 和粘聚区断裂模型。该混合物包括三种沥青粘合剂等级，三种聚集体尺寸和再生沥青量的组合。混合物的简化粘弹性连续损伤表征使用直接拉伸循环试验和使用盘形紧凑拉伸试验的低温断裂表征进行试验。使用分层粘弹性路面分析对关键问题软件，Pavement ME程序中使用的热裂缝模型以及伊利阿克热裂解模拟系统进行开裂性能预测。各种实验室测量的性能预测参数与模拟结果进行了比较。分析表明，使用仿真模型对于可靠地联系实验室测量是必不可少的具有预期的沥青混合料开裂性能的性能。此外，该研究还表明疲劳和热裂性能没有关联，研究还表明裂化性能与再生沥青粘合剂含量之间缺乏相关性。
关键词：沥青; 疲劳开裂; 热裂; 连续损坏; 断裂力学; 绩效预测
介绍：裂缝是沥青路面的主要病害形式之一 并分为两大类：负载相关（主要是疲劳开裂）和非负荷相关（热）开裂。当由于重复的交通负荷引起的拉应力超过材料的抗拉强度时会发生疲劳开裂，从而产生微裂纹，这些微裂纹会生长并聚结成宏观裂缝，从而降低路面的平整度和完整性。疲劳裂缝可以在路面层底部（自下而上）或靠近路面（自上而下）处开始。当在路面中的冷却事件期间积累的热应力超过沥青的抗拉强度时，发生在寒冷气候中常见的热裂。破裂的路面允许水渗透到铺设的路面层下面，进一步削弱了路面并引导和更加粗糙的骑行路面和更短的使用寿命。
许多研究人员一直致力于预测 使用实验室测试和数值模拟研究沥青路面的疲劳和热裂。这些努力在测试和建模方面取得了许多进步，以预测路面的开裂性能。采用单轴拉伸疲劳和圆盘形紧凑拉伸测试的简化粘弹性连续损伤方法是近年来备受关注的两种实验方法，分别用于评估疲劳和热裂纹。两种方法都使用基于能量的方法。所述的简单粘弹性连续损害疲劳试验方法基于三个原则：弹性 - 粘弹性对应原理，连续损伤力学和时间温度叠加与损害增加，提出了沥青混凝土的DCT试验。该程序已被指定为美国材料与试验协会D7313，并通过多次研究进行了广泛评估。除了现场验证戴夫等人在2016证明了DCT断裂能在区分沥青路面横向开裂性能方面的适用性。
总的来说，沥青工业正在转向使用基于性能的规范和设计方法。预测模型对于预测沥青混合料在使用寿命期间和使用寿命结束时的性能至关重要。在目前的研究中，使用基于能量的全机械性能预测模型使用实验室疲劳和断裂测试。对于疲劳路面性能，SVECD结果用于临界窘迫（LVECD）框架的分层粘弹性路面分析。伊利阿克热裂解预测系统用于热裂解预测; 该系统利用基于内聚区断裂的热裂解性能预测分析。由于断裂性能仅适用于有限数量的混合物和粘弹性表征可用于所有混合物，夏普模型也被使用于热裂解性能预测。
表一
本文的目的是评估9种沥青混合料的疲劳和热裂解性能，这些沥青混合物代表不同的聚集源，骨料级配和尺寸，再生沥青用量，沥青粘结剂等级和来源，使用基于能量的疲劳模型（连续损伤）和热量（粘性区）开裂。通过使用夏普模型还评估了当前的热裂解模拟实践方法。该研究的目的不仅是确定混合物参数是否始终如一地影响实验室测量的性能预测参数，还要确定是否看到任何相关性预测疲劳和热裂解性能之间。对粘弹性表征以及疲劳和断裂模型中使用的必要性质的测量进行了实验室评估。这些模型中使用的实验室测试，性能模型和理论的简要描述将在下一节中介绍。
方法
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