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歐美大地 工程案例
IPC四點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)應(yīng)用于瀝青混合料疲勞性能研究
發(fā)布時(shí)間：2021-09-24 瀏覽次數(shù)：825 來(lái)源：歐美大地


一、背景與目的

疲勞損害是瀝青混凝土路面最主要的破壞形式之一，四點(diǎn)彎曲疲勞實(shí)驗(yàn)作為瀝青混合料疲勞性能研究的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)精度和穩(wěn)定性至關(guān)重要。我們采用IPC四點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)。

二、試驗(yàn)準(zhǔn)備
2.1試件準(zhǔn)備：本次實(shí)驗(yàn)采用AC-20 型7%巖瀝青改性瀝青混合料，成型采用500x500x100mm特制大型輪碾成型機(jī)成型，采用高精度切割機(jī)制作50x63.5x380mm的梁形試件。
2.2試件尺寸測(cè)量：本次實(shí)驗(yàn)共制作6個(gè)試件，用游標(biāo)卡尺測(cè)量試件的寬度和厚度，所有試件加工精度在5mm以內(nèi)，任何測(cè)量值與平均值相差不大于1.5mm，符合規(guī)范要求（圖1）。
 

圖1本次實(shí)驗(yàn)混合料試件

2.2 試件體積參數(shù)：
試件表面孔隙率較大，經(jīng)調(diào)查得知成型時(shí)大約有5-10%的混合料沒有壓入車轍板，故實(shí)際孔隙率比計(jì)算值偏大5-10%，我們把本次試件和孔隙率正常的試件做了對(duì)比（圖2）。瀝青混合料疲勞和彎曲性能較大程度上依賴于混合料的實(shí)際壓實(shí)水平，而且疲勞試驗(yàn)的結(jié)果本身的離散性就比較大，異常的孔隙率將無(wú)法得到理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，此次試驗(yàn)只能簡(jiǎn)單對(duì)比不同設(shè)備所測(cè)得的疲勞曲線趨勢(shì)，無(wú)法進(jìn)行更進(jìn)一步的精確分析。

圖2 和標(biāo)準(zhǔn)試件對(duì)比

三、試驗(yàn)設(shè)備
本次實(shí)驗(yàn)設(shè)備采用IPC氣動(dòng)獨(dú)立式四點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)?？筛鶕?jù)實(shí)驗(yàn)要求輸出不同頻率、不同振幅的偏正弦加載波形。并保證每次加載循環(huán)結(jié)束時(shí)，使試件回到原點(diǎn)。試件夾持系統(tǒng)采用三等分間距布設(shè)夾頭，夾頭中心間距119mm，梁跨距為357mm，各種試驗(yàn)參數(shù)均符合規(guī)范要求。

圖3，實(shí)驗(yàn)選用設(shè)備
四、實(shí)驗(yàn)步驟

圖4.IPC試驗(yàn)機(jī)實(shí)際測(cè)試
 
4.1試件養(yǎng)生：發(fā)現(xiàn)該試驗(yàn)機(jī)溫控箱有問(wèn)題，只能在空氣中進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度19℃。
4.2實(shí)驗(yàn)參數(shù)選擇：采用偏正弦加載模式，200微應(yīng)變，10HZ頻率，彎曲勁度模量下降到初始彎曲勁度模量的50%為實(shí)驗(yàn)終止條件。
4.3開始實(shí)驗(yàn)：為保持試驗(yàn)機(jī)數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，以100循環(huán)為初始彎曲勁度模量，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程應(yīng)變控制準(zhǔn)確，應(yīng)力跳動(dòng)較大，驗(yàn)證了孔隙率過(guò)大的推測(cè)。
4.4報(bào)告：
a．瀝青混合料類型        、集料公稱最大粒徑        、瀝青含量        、集料來(lái)源        、瀝青品種        、瀝青混合料板塊試件的制作日期        、孔隙率         。    
b．實(shí)驗(yàn)條件參數(shù)：采用偏正弦加載模式，目標(biāo)拉應(yīng)變200微應(yīng)變，加載頻率10HZ，失效條件為彎曲勁度模量下降到初始彎曲勁度模量的50%，試驗(yàn)溫度19℃。
c．實(shí)驗(yàn)曲線
d．實(shí)驗(yàn)結(jié)果：（每個(gè)實(shí)驗(yàn)至少3次平行試驗(yàn)，應(yīng)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差，舍棄離散性大的試件）
（1）初始進(jìn)度模量5702.1Mpa，同批試件初始模量相差很大。因?yàn)楸敬卧囼?yàn)的合作單位實(shí)驗(yàn)任務(wù)繁重，等待了數(shù)周時(shí)間才有機(jī)會(huì)做測(cè)試。試件在運(yùn)輸及存放過(guò)程中可能受到了較大擾動(dòng)，所以初始模量發(fā)生很大下降。以后實(shí)驗(yàn)要盡量避免試件的擾動(dòng)。
（2）因?yàn)闀r(shí)間關(guān)系也沒有做完整個(gè)試驗(yàn)，但獲得了200000以上的數(shù)據(jù)樣本，可以比較有效的擬合曲線得到回歸方程y = -638.4ln(x) + 5632.1，擬合度R2 = 0.9914?？晒烙?jì)破壞循環(huán)數(shù)約為77萬(wàn)次。

五、數(shù)據(jù)分析
記錄了200000循環(huán)數(shù)據(jù)。因?yàn)閿?shù)據(jù)量的增加，擬合程度比較理想，達(dá)到了R2 = 0.9914，基本可以比較準(zhǔn)確的預(yù)估彎曲勁度模量的發(fā)展。根據(jù)回歸方程y = -638.4ln(x) + 5632.1可估計(jì)破壞循環(huán)數(shù)約為77萬(wàn)次。