本文通过低温间接拉伸蠕变试验和路面抗裂性（OT）试验，从不同角度对交通寿命相同、地理环境相近但沥青面层结构不同的公路沥青面层混合料核心试样进行分析，得到相应的试验性能指标。 结果表明：蠕变柔度和开裂损失率指标能够有效评价沥青面混合料的开裂现象，即在相同试验温度条件下，SMA-13级配沥青混合料的蠕变柔度大于AC-1和AC-20级配沥青混合料，AC沥青混合料的低温蠕变柔度变化快于SMA沥青混合料， 而AC-1在抗裂指标上与AC-20级配沥青混合料类似，SMA-13级配沥青混合料的抗裂性能损失最小，因此具有SMA结构的沥青混合料面层结构具有很强的抗变形适应能力，沥青路面不易开裂。
关键字：
沥青路面 |低温间接拉伸蠕变 |路面抗裂性 |蠕变合规性 |裂纹损失率。
沥青混合料路面开裂现象之所以普遍，是因为它与沥青本身温度敏感性强的特点有着密不可分的关系，即沥青混合料暴露在自然环境中后，混合料在温差的影响下不断膨胀、收缩和变形，并在内部不断产生拉应力和压应力， 当外拉压应力大于沥青混合料本身的内聚力时，最终产生开裂并发展为裂缝。冯忠良通过BBR试验对沥青粘结剂的低温性能进行了评价，并指出蠕变速率极限温度指数与路面性能有较强的相关性张正琦利用低温收缩系数和低温小梁破坏应变，综合表征了成对沥青混合料低温性能的影响美国战略研究计划（SHRP）提出了三种主要方法研究沥青混合料的性能，包括温度应力试验、收缩系数试验和断裂力学积分，认为温度应力试验方法在模拟沥青路面收缩过程时效果最好。
然而，不同路面结构设计但使用环境相近的活跃公路沥青面面混合料开裂性能指标报道较少。 然而，在相同交通年限、相似地理环境、相似交通量的条件下，辽宁省西开高速和永环高速采用的两层沥青面层结构（6CMAC-16 8CMAC-20）的开裂现象比新铁高速典型的三层沥青面层结构（4CMSMA-13 5CMAC-16 7CMAC-20）更为明显。
本文通过AASTO在20世纪90年代提出的低温间接拉伸蠕变试验和路面抗裂性（OT）试验，对西开高速、永环高速、新铁高速3种不同沥青面层结构的沥青面层混合料核心试样进行了实验研究，并利用性能分析了不同结构的沥青面层混合料开裂的原因从测试中获得的索引。
实验
低温间接拉伸蠕变试验。
1）测试介绍。
经过SHRP策划的一系列研究，AASTO于20世纪90年代提出了间接拉伸试验确定蠕变柔度的方法T322，并对试验过程和数据处理做出了详细规定，为系统研究沥青混合料的低温性能提供了依据。 蠕变柔度是应变对载荷适应性的表征，是线性粘弹性材料最重要的力学参数。 蠕变柔度指数可以有效地****沥青混合料的水平变形和垂直变形，而低温蠕变柔度可以表征沥青混合料路面在冬季温度下降过程中对收缩变形的柔度。
2）试验方法。
低温间接拉伸蠕变试验采用直径为150mm的试样，可在现场取芯，也可在实验室成型，将试样切割成厚度约40mm的试样，使用定位标板将四个传感器支撑柱粘结在试样中心。 试样的两个切割面用4根支撑柱粘合，每个切割面上安装两个电磁位移传感器，用于测量两个方向的位移变化。 两个垂直和水平引脚电磁位移传感器交叉但不能触摸。 本文采用-18、-15和-12三种试验温度进行低温间接拉伸蠕变试验。
3）测试过程。
试样在试验温度下固化5h，选择合适的间接拉伸试验珠，将试样置于夹具中，垂直针位移传感器与DTS-30的加载杆在同一平面内，通过估算试样的间接拉伸极限强度来估算试样的间接拉伸极限强度， 以6KN作为蠕变试验施加的载荷，保证300s瞬间的水平横向应变不超过500，否则立即停止试验试件恢复3min后，可再次进行试验。 测试**如图 1 所示。
4）计算方法。
分析了3个试件的平均直径和厚度，平均直径和厚度为圆角mm，蠕变荷载为圆角kn。
计算 6 个试样面（3 个试样，每个面 2 个）的标准水平和垂直变形值。
加载时间在蠕变试验时间的一半处确定，6个试样表面的平均变形值和竖向变形值为δxa，i，δta，i。 也就是说，对于 100 秒的蠕变试验，确定其在 t 50 秒处的变形值。
计算偏移值 δxt 和 δyt 的微调平均值。 6 δxa，i和6 δya，i值按值的大小排列，取中间4的平均值。 可以看出，在水平和垂直变形的修剪平均值中没有考虑最大值和最小值的影响。
路面抗裂性（OT）测试。
1）测试介绍。
OverlayTester（OT）测试是Lytton等人在20世纪70年代设计的，用于模拟裂缝的打开和闭合，这两种行为是导致裂缝形成和扩展的驱动力。 后来，周福杰等人对其进行了改进，并将其作为一种可靠而简单的测试方法来评估沥青混合料的抗裂性。 这种方法目前主要在美国使用，测试标准已由美国德克萨斯州交通委员会（TXDOT）制定，近年来在世界范围内逐步推广。
2）试验方法。
路面抗裂试验应采用直径为150mm的圆柱形试件，切割可得到标准试件，实验室成型或室外钻孔即可获得。 标准试样的最终尺寸为长 150 毫米、高 38 毫米和宽 75 毫米。 试样切割方法和标准试样如图2所示。 试验温度为25°C，固定钢板与活动钢板的间隔（开口距离）为2mm，加载频率为10s周期，试验持续时间为200min。 固化条件：在25°C条件下固化5小时。 终止条件：1200 次负载循环或 93% 负载损耗。
3）测试过程。
将标准试样固定在试验台上，在环境温度25的条件下固化5h，设定恒定开启距离，施用周期10s，最大位移为0以635mm的恒定定位移位，清除负载，开始试验，直到负载循环次数达到1200次，或负载损失率达到93%。 测试**如图 3 所示。
结果分析
1）低温间接拉伸蠕变试验。
本文选取西开高速、永环高速和新铁高速沥青路面的典型材料进行低温间接拉伸蠕变试验，评价不同材料低温蠕变柔度差异。 核心样品类型为SMA-13、西开、永环AC-16的上层，新铁高速AC-16的中面层，新铁高速、西开高速、永环高速AC-20的下层。 从上述材料中取出岩心试样后，将其切割成试样的标准尺寸，测试结果如表1和图4所示。
从表1和图4的试验结果可以看出，蠕变柔度越大，沥青混合料适应变形的能力越强蠕变柔度越小，沥青混合料对变形的适应能力越弱。 并且同一材料在不同温度下的蠕变柔度结果不同，即温度越低，蠕变柔度越小。 然而，在相同的试验温度下，SMA-13级配沥青混合料的蠕变柔度大于AC-16和AC-20级配沥青混合料，且交流沥青混合料的低温蠕变柔度变化快于SMA沥青混合料。
路面抗裂性试验。
同样，对于SMA-13、西开和永环AC-16的上层，新铁高速AC-16的中间面层，以及新铁高速、西开高速和永环高速AC-20下层的岩心试样，将岩心试样切割成试件的标准尺寸，并进行了不同材料抗裂性差异的覆盖测试仪测试， 试验结果见表2。
试验完成后，试样的典型开裂状态如图5所示。
从试验结果可以看出，应力衰减指数与试件的裂纹状态之间存在一定的相关性，即应力衰减指数越大，试样中出现的裂纹越多。 同时，AC-16和AC-20级配沥青混合料试件在固定板裂缝位置存在细长裂缝，裂缝长度较长SMA-13试件开裂最不明显，仅部分试样在固定板底部裂纹位置有小的可见裂纹，裂纹长度较短。
结论
1）低温蠕变柔度可以表征冬季温度下降过程中沥青混合料路面对收缩变形的依赖性，即蠕变柔韧性越大，沥青混合料适应变形的能力越强，沥青路面不易开裂蠕变柔度越小，沥青混合料适应变形的能力越弱，沥青路面易开裂，且随着温度的降低，同种材料的低温蠕变柔度明显下降。
2）开裂损失率指标反映常温下沥青混合料的整体粘结强度，开裂损失率越高，沥青混合料的整体黏聚力越好，在频繁温度收缩交替变化的条件下越容易产生裂缝如果开裂损失率低，则沥青混合料的整体内聚力强，不易开裂。
3）在相同试验温度条件下，SMA-13级配沥青混合料的蠕变柔度大于AC-16和AC-20级配沥青混合料，AC沥青混合料的低温蠕变柔度变化快于SMA沥青混合料。AC-16和AC-20级配沥青混合料的抗裂性能与AC-13级配沥青混合料相似，但SMA-13级配沥青混合料的抗裂性能损失最小。 因此，当沥青路面下层为AC-20材料结构时，由于SMA沥青混合料的低温蠕变柔韧性大，开裂损失率低，试验中三层沥青面层结构出现裂缝的概率小于两层沥青面层。
全文完。 2020 年 8 月首次发表在《高速公路》上。
Matest P**Etest 表面反射裂纹测试仪是一套电机伺服控制的测试装置，带有数字控制的高性能电机执行器，可提供高达 50 毫米分钟的加载速率，以确定沥青混合料的断裂敏感性。
特征：
1.紧凑且自成一体。
2.电机伺服执行器（静音环保）。
3.符合 ASTM WK 26816 |德克萨斯州 TXDOT TEX-248-F 测试规范。
4.可以应用循环三角形拉伸，恒定位移为 06mm。在 10 秒内达到更大的位移，然后返回到初始位置（一个周期）。
5.独特的两件式恒温器设计
6.温度控制室可以通过PC进行监控、设置和调整。
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