張肖寧 張順先 徐偉 黃志勇 吳文亮 苑苗苗

(華南理工大學(xué)土木與交通學(xué)院，廣東廣州510640)

隨著我國(guó)大跨徑鋼橋建設(shè)的發(fā)展，多種橋面鋪裝材料得到了應(yīng)用，其中以改性瀝青SMA、澆注式瀝青混凝土和環(huán)氧瀝青混凝土三種鋪裝方案應(yīng)用較多.國(guó)外從20世紀(jì)60年代開始研究環(huán)氧瀝青混凝土，并逐步應(yīng)用到橋面鋪裝中，混合料的級(jí)配采用密實(shí)性級(jí)配，但在使用中存在抗滑性能不理想、易發(fā)生疲勞開裂的現(xiàn)象［1］.南京長(zhǎng)江二橋是我國(guó)首次在橋面鋪裝中采用環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝結(jié)構(gòu)，混合料組成結(jié)構(gòu)采用防水性能較好的懸浮密實(shí)型級(jí)配，最大公稱粒徑為9.5 mm;隨后，多座橋梁開始采用這種鋪裝結(jié)構(gòu)，包括潤(rùn)揚(yáng)大橋、杭州灣跨海大橋等.但是，國(guó)內(nèi)外環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝結(jié)構(gòu)在實(shí)際使用過程當(dāng)中暴露出兩個(gè)主要問題:首先，由于環(huán)氧瀝青混合料受橋梁設(shè)計(jì)荷載和鋪裝層厚度的影響，進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí)所采用的最大粒徑有一定的限制，且所采用的級(jí)配為懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)，屬于密級(jí)配瀝青混凝土［2］.該級(jí)配的環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝方案，鋪裝層構(gòu)造深度和摩察系數(shù)較小，鋪裝層抗滑性能較差［3］，尤其在雨天或橋梁跨徑較長(zhǎng)、縱坡較大的情況下，極易發(fā)生交通事故.其次，隨著使用年限的增加，在繁重的交通負(fù)荷作用下，環(huán)氧瀝青混凝土橋面鋪裝會(huì)出現(xiàn)很多病害，其中最主要的是疲勞裂縫［4］.究其原因，主要是由于環(huán)氧瀝青混凝土是非均質(zhì)的、對(duì)于溫度較敏感的多向性材料，其內(nèi)部有很多微孔隙和微裂縫［5］，這些材料本身的原始缺陷在溫度和行車荷載的重復(fù)作用以及鋼橋面板負(fù)彎矩區(qū)不斷承受的彎拉作用下，會(huì)不斷演化發(fā)展，最終形成宏觀疲勞裂縫，如果疲勞裂縫進(jìn)一步發(fā)展就會(huì)產(chǎn)生疲勞破壞.

針對(duì)環(huán)氧瀝青混凝土橋面鋪裝中出現(xiàn)的主要問題，文中首先從級(jí)配方面進(jìn)行研究，對(duì)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)級(jí)配進(jìn)行改進(jìn)和完善，首次把骨架密實(shí)斷級(jí)配CAVF設(shè)計(jì)方法運(yùn)用到環(huán)氧瀝青混凝土的級(jí)配設(shè)計(jì)當(dāng)中，提出以空隙率和構(gòu)造深度作為環(huán)氧瀝青混凝土的設(shè)計(jì)指標(biāo);然后基于斷裂力學(xué)和能量法原理，提出以沖擊韌性作為環(huán)氧瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)和疲勞性能的一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，并通過疲勞試驗(yàn)驗(yàn)證沖擊韌性與疲勞性能之間的關(guān)系.

1 CAVF設(shè)計(jì)方法研究

現(xiàn)階段鋼橋面鋪裝中所使用的環(huán)氧瀝青混合料集料最大粒徑為13.2 mm，同時(shí)為了避免橋面鋪裝水損害的產(chǎn)生，環(huán)氧瀝青混凝土空隙率一般控制在3%以內(nèi)［6］，這就造成了環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝層表面較光滑，抗滑能力較差，容易發(fā)生交通事故.

研究表明粗集料空隙填充(CAVF)法能夠較好平衡瀝青路面防水性能和抗滑性能之間的矛盾［7］，CAVF設(shè)計(jì)方法既強(qiáng)調(diào)粗集料骨架的嵌擠作用，又充分利用細(xì)集料的填充、粘結(jié)作用，把嵌擠原則和填充原則結(jié)合起來(lái)，從而全面提高混合料的路用性能，實(shí)踐證明粗集料空隙填充法形成的密斷級(jí)配能夠較好滿足路用性能需要，該方法設(shè)計(jì)的主體基本思路是:實(shí)測(cè)主骨架礦料的空隙率，計(jì)算其空隙體積，使細(xì)集料體積、瀝青體積、礦粉體積及瀝青混合料最終設(shè)計(jì)空隙體積之總和等于主骨架空隙體積，從而確定細(xì)集料用量與瀝青用量，即細(xì)集料和瀝青所組成的膠漿是作為填充料以填充主骨架的空隙，不會(huì)發(fā)生膠漿干涉.為了避免集料的干涉，細(xì)集料顆粒不能太大，相對(duì)連續(xù)級(jí)配用量較少.按這種方法設(shè)計(jì)的瀝青混合料，既保證了骨料的充分嵌擠，又使瀝青膠漿充分填充了主骨架間隙，從而可全面提高混合料的性能.按照上述體積關(guān)系，粗集料、細(xì)集料、礦粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、油石比、搗實(shí)狀態(tài)下的粗集料松裝間隙率及混合料設(shè)計(jì)空隙率滿足方程:

式中:qc、qf、qp分別為粗集料、細(xì)集料、礦粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù);qa為瀝青質(zhì)量分?jǐn)?shù);VDRC為干搗實(shí)狀態(tài)下的粗集料間隙率;VDS為設(shè)計(jì)瀝青混合料空隙率;γs為粗集料毛體積密度;γf、γp分別為細(xì)集料和礦粉的表觀密度;γa為瀝青相對(duì)密度;VDRC可以通過試驗(yàn)測(cè)得:

式中:γc為粗集料表觀密度.上式?jīng)]有考慮集料吸收瀝青體積的影響和細(xì)集料、瀝青膠漿對(duì)粗集料間隙率的影響，葛折圣［8］對(duì)CAVF設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了改進(jìn)，引用干涉系數(shù)α來(lái)表示對(duì)粗集料骨架的干涉程度并對(duì)原混合料體積平衡方程進(jìn)行改進(jìn)，即

式中:m為瀝青混合料的質(zhì)量;V為混合料的體積;Vbe為有效瀝青體積，取值可參考JTG F40—2004《公路瀝青路面施工規(guī)范》和文獻(xiàn)［8］:Vmix=αVmin，為瀝青混合料中粗集料的間隙率，Vmin為粗集料骨架間隙率最小值，α為干涉系數(shù)，一般取值為1.0～1.2，γm為瀝青混合料毛體積密度，γce為粗集料的合成有效相對(duì)密度，pca為瀝青混合料中粗集料的比例.

解式(1)和(5)即可得粗、細(xì)集料的含量.然后，按照式(6)和(7)，由Vbe反算出qa:

式中:qbe為有效油石比;qba為被集料吸入的油石比;γse為合成礦料的相對(duì)密度;γsb為合成礦料毛體積相對(duì)密度.

2 混合料的級(jí)配設(shè)計(jì)

2.1 集料基本參數(shù)的測(cè)定

考慮鋪裝混合料集料最大粒徑與施工最小厚度的技術(shù)要求，參考其他橋面鋪裝所使用各檔集料的情況，以13.2mm為最大集料尺寸，間斷3～5mm粒徑的碎石，細(xì)集料采用0～3mm的石屑，礦粉采用石灰石.測(cè)得集料的主要技術(shù)指標(biāo)如表1所示.

表1 集料主要技術(shù)指標(biāo)Table 1 Main technical indexes of aggregate

環(huán)氧瀝青的相對(duì)密度為1.023g/cm3，根據(jù)文獻(xiàn)［9］中的方法測(cè)得粗集料緊裝密度為1.656 g/cm3，根據(jù)文獻(xiàn)［8］試驗(yàn)方法測(cè)得Vmin=38.72%，干涉系數(shù) α =1.01，αVmin=39.11%，各檔集料篩分結(jié)果如表2所示.

表2 各檔集料篩分結(jié)果Table 2 Sieving results of each aggregate mm

2.2 各組分用量的確定和級(jí)配設(shè)計(jì)

結(jié)合已鋪筑橋梁橋面鋪裝瀝青混合料的配比情況和在橋面鋪裝中使用情況的總結(jié)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，取礦粉用量為12.6%.空隙率對(duì)橋面鋪裝的疲勞性能和防水性能有著重要影響，空隙率增加將會(huì)顯著降低混合料的疲勞性能;同時(shí)，隨著空隙率的增加，瀝青混合料的抗水損壞能力也逐漸降低，考慮橋面鋪裝抗疲勞和水損壞的影響，初擬本次瀝青混合料的空隙率為2.0%，有效瀝青體積Vbe=13%，把瀝青用量、礦粉用量、目標(biāo)空隙率和Vbe代入式(1)和(5)，即可得出粗細(xì)集料的用量為63.5%，23.9%.根據(jù)合成礦料的毛體積相對(duì)密度、表觀相對(duì)密度、有效相對(duì)密度和式(6)、(7)，計(jì)算得出瀝青用量(油石比)為6.7%.根據(jù)粗集料用量、細(xì)集料用量和礦粉用量，結(jié)合集料的篩分結(jié)果.即可繪出采用CAVF法設(shè)計(jì)的環(huán)氧瀝青混合料級(jí)配曲線，并和傳統(tǒng)的環(huán)氧瀝青混合料級(jí)配曲線進(jìn)行了對(duì)比，如圖1所示，從圖1中可以看出兩種級(jí)配有較大的差異，CAVF法是明顯的密斷級(jí)配形式.

圖1 環(huán)氧瀝青混合料設(shè)計(jì)級(jí)配曲線Fig.1 Design gradation curves of epoxy asphalt mixtures

2.3 防水性能和抗滑性能研究

根據(jù)2.2節(jié)中的粗細(xì)集料用量、礦粉用量和瀝青用量成型馬歇爾試件，文中所采用的瀝青膠結(jié)料分別為兩組份環(huán)氧瀝青和三組份環(huán)氧瀝青，兩組份環(huán)氧瀝青組成情況及成型方法在文獻(xiàn)［6］中有所描述;三組份環(huán)氧瀝青分別由主劑、固化劑和基質(zhì)瀝青3部分組成，其中基質(zhì)瀝青一般采用AH-70，無(wú)特殊要求時(shí)環(huán)氧瀝青配比如下:環(huán)氧樹脂質(zhì)量配比為m主劑:m固化劑=56∶44;環(huán)氧瀝青質(zhì)量配比為:m基質(zhì)瀝青∶m環(huán)氧樹脂=50∶50.環(huán)氧樹脂和硬化劑分別加熱到60℃，基質(zhì)瀝青加熱到160℃，然后同時(shí)直接加入拌合鍋中和石料進(jìn)行拌合.成型試件后冷卻至室溫，之后放入60℃烘箱養(yǎng)護(hù)4d，測(cè)定固化后的馬歇爾試件體積參數(shù)，結(jié)果如表3所示.

表3 馬歇爾試件體積參數(shù)Table 3 Volume parameters of Marshall specimen

從表中可以看出，混合料平均空隙率為1.88%，與目標(biāo)空隙率2.0%較為接近，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于滲水系數(shù)門檻值(空隙率為5%)［10］;同時(shí)進(jìn)行了環(huán)氧瀝青混凝土滲水試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果為0mL/min.說明用CAVF方法設(shè)計(jì)的環(huán)氧瀝青混合料具有良好的防水性能和抗?jié)B性能.為了驗(yàn)證采用CAVF方法設(shè)計(jì)的環(huán)氧瀝青混合料的抗滑性能，在常溫條件下分別進(jìn)行摩擦系數(shù)和構(gòu)造深度試驗(yàn)，摩擦系數(shù)在干燥狀態(tài)下為89，濕潤(rùn)狀態(tài)下為78，構(gòu)造深度為1.08 mm，說明采用CAVF方法設(shè)計(jì)的環(huán)氧瀝青混凝土具有良好的抗滑性能.

3 基于沖擊韌性的環(huán)氧瀝青混凝土疲勞性能研究

現(xiàn)階段進(jìn)行環(huán)氧瀝青混合料設(shè)計(jì)時(shí)，并沒有把疲勞性能設(shè)計(jì)納入配合比設(shè)計(jì)體系之中，而只把疲勞性能作為一項(xiàng)驗(yàn)證指標(biāo)，這是環(huán)氧瀝青混凝土出現(xiàn)大量疲勞破壞的原因所在.然而，在實(shí)際使用過程當(dāng)中，環(huán)氧瀝青混凝土主要表現(xiàn)為疲勞破壞，現(xiàn)有的設(shè)計(jì)理論和方法與實(shí)際使用情況之間有較大的差別.文中嘗試在斷裂力學(xué)和能量法原理的基礎(chǔ)上，提出以沖擊韌性作為環(huán)氧瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)和疲勞性能設(shè)計(jì)的一個(gè)重要指標(biāo).

3.1 沖擊韌性理論基礎(chǔ)

沖擊韌性主要是指材料在沖擊荷載作用下吸收變形功和斷裂功的能力，是評(píng)價(jià)材料韌性的一項(xiàng)重要指標(biāo).當(dāng)材料承受外界荷載作用時(shí)，材料內(nèi)部本身就會(huì)產(chǎn)生一定的應(yīng)力并導(dǎo)致相應(yīng)的應(yīng)變，材料在重復(fù)荷載作用下產(chǎn)生疲勞裂紋后，就會(huì)在裂紋處產(chǎn)生一定的應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng).根據(jù)能量原理提出的J積分理論［11］可定量地描述裂紋體的應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)強(qiáng)度，它不僅適用于彈性體，對(duì)小變形的彈塑性體也適用.Bagley和Landes依據(jù)大量試驗(yàn)，認(rèn)為J積分作為衡量裂紋開裂的參量是適宜的，從而建立了J積分準(zhǔn)則:即當(dāng)圍繞裂紋尖端的J積分達(dá)到臨界值JC(平面應(yīng)力)或JIC(平面應(yīng)變)時(shí)，裂紋開始擴(kuò)展.JC或JIC被稱為J積分?jǐn)嗔秧g度，代表材料的抗裂性能，由于韌度JIC可以用勢(shì)能公式表達(dá)出來(lái)，瀝青混合料的J積分?jǐn)嗔秧g度可以根據(jù)下面公式獲得［12］:

式中:U為荷載功，即荷載－位移曲線下的面積，N·mm;b為試件厚度，mm;a為裂紋長(zhǎng)度，mm;下標(biāo)1、2表示試件.因此，材料發(fā)生斷裂時(shí)伴隨著能量的損耗，能量值可以用荷載－位移圖所包圍的面積來(lái)計(jì)算，試驗(yàn)荷載－位移曲線下所包圍的面積越大，斷裂韌度JIC越大，材料抵抗破壞的能力越強(qiáng).

圖2中陰影部分的面積代表沖擊韌性，根據(jù)J積分理論和JIC公式可知，沖擊韌性在理論上是可行的.結(jié)合Origin軟件和筆者編寫的計(jì)算程序，可得出陰影部分的面積，即沖擊韌性的大小.張肖寧等［13］曾采用沖擊韌性評(píng)價(jià)瀝青混合料抵抗反射裂縫的能力，并取得了較好的效果.

圖2 荷載－位移圖Fig.2 Load-displacement figures

3.2 試驗(yàn)方法

文中所采用的沖擊韌性試驗(yàn)采用小梁棱柱體試件進(jìn)行，試件制備過程如下:

(1)采用輪碾成型機(jī)壓實(shí)成型，制備300 mm×300mm×50 mm的板塊狀試件，將制備好的試件放到120℃(兩組分)或60℃(三組分)的烘箱中加熱4d，使其快速固化.

(2)采用芬蘭生產(chǎn)的高精度雙面鋸將輪碾成型的固化后的板塊狀試件切制成長(zhǎng)(250±2)mm、寬(30±0.5)mm、高(35 ±0.5)mm 的棱柱體小梁，其跨徑為(200±0.5)mm，采用這樣的試件均勻性好，試驗(yàn)誤差小，方便易行.

(3)沖擊韌性試驗(yàn)擬采用在MTS試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，該試驗(yàn)機(jī)的加載速率可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇，本次試驗(yàn)加載擬采用的加載速率為500mm/min.

為了了解溫度變化和瀝青膠結(jié)料含量變化對(duì)小梁沖擊韌性的影響，按照上述試驗(yàn)方法分別進(jìn)行兩種環(huán)氧瀝青膠結(jié)料不同溫度和不同瀝青含量下的沖擊韌性試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖3(a)、(b)所示.

由圖3(a)、(b)可知，隨著試驗(yàn)溫度升高，兩種環(huán)氧瀝青混合料的沖擊韌性逐漸增大，且相同條件下兩組份環(huán)氧瀝青的沖擊韌性大于三組份環(huán)氧瀝青的沖擊韌性.這主要是由于環(huán)氧瀝青性能對(duì)溫度的依賴性決定了瀝青混合料性能也顯著地受溫度的影響.眾所周知，隨著溫度測(cè)量尺度的不同，瀝青混合料可以表現(xiàn)出彈性體或粘性流體的所有特征，破壞過程由典型脆性破壞過渡到彈塑性破壞，這種轉(zhuǎn)變是由環(huán)氧瀝青混合料中環(huán)氧瀝青的性能決定的.隨著試驗(yàn)溫度的升高，環(huán)氧瀝青混合料由玻璃態(tài)脆性固體向粘彈性體轉(zhuǎn)變，混合料的破壞由脆性破壞向屈服破壞轉(zhuǎn)變，同時(shí)混合料內(nèi)部會(huì)發(fā)生微小的粘彈性變形，使荷載－位移圖曲線下的面積增大，即沖擊韌性逐漸增大，因此沖擊韌性在試驗(yàn)溫度范圍內(nèi)隨溫度升高而增大.

圖3 不同溫度和油石比下兩組份和三組份環(huán)氧瀝青的沖擊韌性Fig.3 Impact toughness of epoxy asphalt with two or three components at different temperature and bitumen-toaggregate ratios

采用CAVF法設(shè)計(jì)的環(huán)氧瀝青混合料屬于骨架密實(shí)性級(jí)配，在同一級(jí)配的情況下，由圖3(a)、(b)可以看出隨著瀝青含量的增加，沖擊韌性逐漸增大，當(dāng)油石比小于6.9%時(shí)，曲線的斜率增加較快，沖擊韌性變化較大;當(dāng)油石比大于6.9%時(shí)，曲線斜率變化幅度較小，沖擊韌性增長(zhǎng)較緩慢.因此在同一級(jí)配和溫度下，瀝青用量存在一個(gè)閾值點(diǎn)，該閾值點(diǎn)控制了沖擊韌性的變化幅度(本試驗(yàn)中瀝青用量(油石比)閾值點(diǎn)為6.9%)，這主要是由于瀝青膜厚度的影響.當(dāng)瀝青用量較小時(shí)，包裹在礦料周圍的瀝青膜厚度不足或較薄，礦料之間粘結(jié)力較小，抗變形能力較差;隨著瀝青用量的增加，瀝青膜厚度逐漸變大，礦料之間的粘結(jié)力得到進(jìn)一步的改善，抗變形能力得到加強(qiáng)，沖擊韌性也隨之增大;當(dāng)油石比大于6.9%時(shí)，礦料周圍的瀝青膜厚度不增加或增加較緩慢，混合料內(nèi)部變形速率較小，因此沖擊韌性變化不明顯.

3.3 沖擊韌性與環(huán)氧瀝青混合料疲勞性能之間的關(guān)系

現(xiàn)階段，環(huán)氧瀝青混合料疲勞試驗(yàn)方法通常采用應(yīng)力控制或應(yīng)變控制兩種加載模式，這兩種加載模式在反映材料疲勞性能方面有較大差異.對(duì)于鋼橋面鋪裝，應(yīng)采用控制應(yīng)變的荷載模式，原因如下:

(1)應(yīng)力控制模式不能反映鋪裝層勁度模量隨著鋪裝材料老化，疲勞性能會(huì)逐漸衰減的過程.

(2)由于鋼橋面板和鋪裝層材料之間模量相差較大，鋪裝結(jié)構(gòu)強(qiáng)度主要來(lái)源于橋面板的剛度.

筆者曾對(duì)環(huán)氧瀝青混凝土的疲勞性能進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究，結(jié)果表明環(huán)氧瀝青混凝土疲勞性能好.以應(yīng)變加載方式進(jìn)行控制時(shí)，在500×10－6的條件下，如果按照混合料的剩余勁度模量降到初始勁度模量的50%作為破壞標(biāo)準(zhǔn)，其疲勞性能大于100萬(wàn)次，試驗(yàn)運(yùn)行周期長(zhǎng)，費(fèi)用高，且試驗(yàn)結(jié)果離散性大.為了能在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)得出環(huán)氧瀝青混凝土的疲勞壽命，本文擬采用500×10－6作為環(huán)氧瀝青混凝土的疲勞控制應(yīng)變，以加載50萬(wàn)次后的剩余勁度模量比作為評(píng)價(jià)環(huán)氧瀝青疲勞性能的指標(biāo).剩余勁度模量比越大，表明瀝青混合料的疲勞壽命越好.采用英國(guó)公司生產(chǎn)的Cooper試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行疲勞試驗(yàn).試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示.

從圖4中可以看出，當(dāng)混合料加載50萬(wàn)次后，油石比由6.1%增加到6.9%時(shí)，兩種環(huán)氧瀝青混合料剩余勁度模量比曲線斜率很大，剩余勁度模量比有較大變化，表明此時(shí)瀝青混合料的疲勞性能在快速提高;當(dāng)瀝青用量大于6.9%時(shí)，剩余勁度模量比變化較小，表明此時(shí)瀝青混合料的疲勞性能提高較緩慢，且對(duì)于剩余勁度模量比，兩組份環(huán)氧瀝青混合料大于三組份環(huán)氧瀝青混合料，可知兩組份的環(huán)氧瀝青混合料疲勞性能優(yōu)于三組份的疲勞性能.根據(jù)圖3(a)、(b)可知，四點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)結(jié)果與沖擊韌性試驗(yàn)得到的結(jié)果一致，說明環(huán)氧瀝青混合料的疲勞壽命和沖擊韌性之間有一定的相關(guān)性.為驗(yàn)證設(shè)計(jì)出的瀝青混合料的疲勞性能，取油石比為6.9%時(shí)的混合料進(jìn)行應(yīng)變?yōu)?00×10－6的疲勞試驗(yàn)，其兩組份環(huán)氧瀝青疲勞壽命約為200多萬(wàn)次，而三組份環(huán)氧瀝青的疲勞壽命約為180萬(wàn)次，兩者均滿足《公路鋼箱梁橋面鋪裝設(shè)計(jì)與施工技術(shù)指南》中疲勞性能的需要(大于100萬(wàn)次).

圖4 不同油石比下的疲勞試驗(yàn)結(jié)果Fig.4 Fatigue test results under different bitumen-to-aggregate ratio

為了找出沖擊韌性和疲勞壽命之間的內(nèi)在聯(lián)系和相關(guān)性，以三組份環(huán)氧瀝青混合料為例，將15℃下的剩余勁度模量比和沖擊韌性值進(jìn)行匯總，見圖5，并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸擬合，得到線性方程y=2.75x+62.43，相關(guān)系數(shù)為 0.98.說明沖擊韌性與疲勞壽命之間具有良好的線性相關(guān)性，因此沖擊韌性可以作為評(píng)價(jià)環(huán)氧瀝青混凝土疲勞性能的指標(biāo).根據(jù)沖擊韌性和馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果，初擬瀝青油石比為6.9%.采用沖擊韌性試驗(yàn)方法，設(shè)備簡(jiǎn)單，試驗(yàn)周期較短，可方便快捷地進(jìn)行疲勞性能評(píng)價(jià).

圖5 沖擊韌性與剩余勁度模量比之間的關(guān)系Fig.5 Relationship between impact toughness and residual stiffness modulus ratio

4 結(jié)論

文中在鋼橋面鋪裝環(huán)氧瀝青混凝土使用性能的基礎(chǔ)上，采用密斷級(jí)配CAVF法設(shè)計(jì)抗滑性能較好的環(huán)氧瀝青混合料，從斷裂力學(xué)和能量法的角度，采用沖擊韌性試驗(yàn)評(píng)價(jià)環(huán)氧瀝青混凝土的疲勞性能，并建立起沖擊韌性和混合料剩余勁度模量比之間的關(guān)系.具體得出如下結(jié)論:

(1)采用CAVF方法對(duì)鋼橋面鋪裝環(huán)氧瀝青混凝土進(jìn)行設(shè)計(jì)，在保證防水性能的前提下，摩擦系數(shù)和構(gòu)造深度有了明顯的提高，可以避免雨天或橋梁跨徑較長(zhǎng)、縱坡較大的情況下交通事故的發(fā)生，該方法為環(huán)氧瀝青混合料的設(shè)計(jì)提供了一種新的思路.

(2)沖擊韌性指標(biāo)代表了材料在沖擊荷載作用下發(fā)生斷裂前積蓄的能量，隨著瀝青用量的增大和溫度的升高，沖擊韌性值逐漸增大;環(huán)氧瀝青混合料瀝青用量(油石比)的閾值點(diǎn)為6.9%，當(dāng)瀝青含量超過6.9%時(shí)，沖擊韌性增幅減緩.

(3)采用剩余勁度模量比代表環(huán)氧瀝青混凝土的疲勞性能，發(fā)現(xiàn)沖擊韌性和剩余勁度模量比均隨著瀝青用量的增加而逐漸增大，兩者具有較好的一致性.兩組份環(huán)氧瀝青混合料的疲勞性能優(yōu)于三組份混合料的疲勞性能.

(4)由試驗(yàn)可知，環(huán)氧瀝青混合料的沖擊韌性和剩余勁度模量比之間具有很好的線性相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)大于0.98，因此可以采用沖擊韌性評(píng)價(jià)環(huán)氧瀝青混凝土的疲勞性能.

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