基于沥青混合料疲劳性能关键影响因素分析

摘要：沥青路面的疲劳开裂程度关系着我国的交通状况，因此我们应该有效控制沥青路面的破坏，改善沥青混合料的疲劳性能就显得非常关键。我们采取各种科学有效的实验方法对沥青混合料疲劳性能影响因素进行分析，通过这些分析我们提出改善沥青混合料性能的方法，为延长沥青路面的寿命，保障交通的安全打下良好的基础。

关键词：沥青混合料 疲劳性能 影响因素

前言

为了有效的控制沥青路面的疲劳破坏，我们应该从沥青混合料的疲劳性能影响因素着手，对沥青混合料的材料性质和结构组成进行仔细研究，认真分析，找出影响沥青混合料疲劳性能的关键影响因素，并针对这些因素对症下药，提出合理的措施改善沥青混合料的性能，最终减少沥青路面发生疲劳破坏的现象，最终保障我国的交通安全。

一、荷载条件对沥青混合料疲劳性能的影响

1.荷载波形对疲劳性能的影响

沥青混合料的疲劳性能也会受到荷载波形的影响。在相同的实验温度和应力条件下，我们对不同的荷载波形进行实验，发现在正弦型波和半正弦波条件下沥青混合料的相对寿命比较长，也与实际情况比较相符。不同加载波形对沥青混合料的寿命影响如表1所示。

2.荷载频率对疲劳性能的影响

我们通过在24℃温度下实验发现，荷载频率也会对疲劳性能产生一定影响。一般来说，频率越高，对沥青混合料的性能越有利，越不容易产生疲劳。在3-30r/min荷载频率时对寿命无大影响。在30-100r/min时，寿命缩短20%。在80-2500r/min荷载频率时频率越高，寿命越长。

2.荷载间歇时间对疲劳性能的影响

荷载间歇时间的长短也会对疲劳性能产生一定的影响。一般来说，间歇时间越长，会越有利于疲劳损害进行缓解和恢复。因此间歇时间越长，沥青混合料越不容易产生疲劳，沥青路面的寿命也会越长。比如说在温度为40℃时，稳定间歇时间是0.3s，极限寿命比值是5。当温度在10℃和25℃之间时，温度间歇时间变成0.5s，极限寿命比值是25。这主要是因为沥青材料具有粘弹性的特性，在间歇时间内会产生内部应力，内部应力能够对微细裂缝进行一定的愈合，因此间歇时间越长，沥青混合料的疲劳性就会越低。

二、材料性质对沥青混合料疲劳性能的影响

1.沥青混合料劲度对疲劳性能的影响

经过实验研究发现，沥青混合料的劲度和疲劳性能也有一定关系。劲度在常应力荷载条件下和常应变荷载条件下，对疲劳性能的影响大不相同。在常应力荷载条件下，劲度越大，沥青混合料越不容易产生疲劳，寿命也就会越长。在常应变荷载条件下则与之相反，劲度越小，混合料越不会疲劳，使用寿命也会越长。

2.沥青混合料表面对疲劳性能的影响

一般来说，混合料的表面粗糙程度也会对疲劳性能产生影响。总体上来讲，越是表面粗糙的混合料越对沥青路面的寿命有利，越不容易产生疲劳。

3.沥青混合料用量对疲劳性能的影响

在常应力荷载条件下，根据我们绘制的沥青用量和疲劳性能的关系曲线图发现，存在着一个最佳沥青使用量可以对沥青混合料疲劳性能产生最大的影响。在常应变荷载模式下，沥青的使用量和混合料的疲劳性能成正相关的关系。

4.软化点对沥青混合料疲劳性能的影响

经过实验发现，在一定的条件下，具有较高软化点的沥青通常会有较长的疲劳寿命，因此软化点对沥青混合料的疲劳程度也有一定影响。

5.针入度对沥青混合料疲劳性能的影响

在我们的研究过程中发现，在10℃时，针入度不同沥青曲线斜率明显不同。高针入度的沥青相对于低针入度的沥青来说，越不容易产生疲劳。

6.集料级配对沥青混合料疲劳性能的影响

集料级配对沥青混合料的影响主要是通过改变空隙率来实现的，密级配沥青混合料相对于开级配混合料来说，具有更好的疲劳特性。

7.空隙率对沥青混合料疲劳性能的影响

一般来说，沥青的老化和空隙密切相关，所以空隙率对沥青混合料的疲劳特性有非常大的影响。一般来说，空隙率每增加1%，疲劳寿命会降低40%。一般来说，孔隙率越小，劲度和密实度就越大，沥青的使用寿命就会越长。

三、环境条件对沥青混合料疲劳性能的影响

1.温度对疲劳性能的影响

温度对混合料的疲劳性能影响主要是通过改变劲度来实现的。除此之外，昼夜温差的变化和重复荷载的作用是相同的，一般我们不考虑20℃以上温度的破坏。疲劳破坏温度主要集中在13-15℃之间。

2.湿度对疲劳性能的影响

含水量过多容易使混合料的劲度减小，在有水状态下会使沥青路面的疲劳寿命大大缩短，所以水对沥青路面来说是非常不利的。据统计，在0.7MPa压力条件下，有水沥青路面疲劳寿命只有无水状态下的18.7%。

四、各种对沥青混合料疲劳性能影响因素的对比

我们通过科学的实验和正确的分析认为，影响沥青混合料疲劳性能的因素主要有荷载条件、材料性质和环境的作用，这三种因素影响的程度是不相同的。我们通过实验研究发现，荷载间歇时间对疲劳性能的影响是最大的，温度和针入度对疲劳性能的影响作用仅次于间歇时间，而沥青用量对混合料的疲劳性能影响最不明显。

五、结语

随着城市化和现代化步伐的不断加快，车辆越来越多，汽车对公路的破坏越来越严重，沥青混合料疲劳性能越来越引起人们的重视，我们必须采取措施解决这些问题，保证公路和城市道路的交通安全。在对公路和城市道路进行设计和施工时我们应该充分考虑这些问题，只有这样才能够保证我国公路设施建设的顺利进行，才能保证公路的安全，才能最终有使人们在日常生活和出行时更加方便，更加安全。

参考文献：

[1] 谢军，郭忠印.沥青混合料疲劳响应模型试验研究[J].公路交通科技. 2007（05）

[2] 葛折圣，黄晓明.沥青混合料疲劳性能影响因素的灰关联分析[J]. 交通运输工程学报. 2002（02）

作者简介：符适（1981_01），男，湖南益阳人，学研究生历，工程师，主要从事工程管理、工程质量控制、沥青混合料质量控制、就地热再生质量控制.