羅浩原, 歐陽(yáng)鋮霏, 冷慧康, 丁海波, 邱延峻

(1.西南交通大學(xué) 土木工程學(xué)院, 四川 成都 610031; 2.西南交通大學(xué) 道路工程四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 四川 成都 610031)

瀝青路面疲勞開裂一直是困擾工程技術(shù)人員的常見病害之一,大量的路面實(shí)測(cè)和室內(nèi)試驗(yàn)表明，瀝青混凝土路面的抗疲勞開裂性能主要取決于瀝青膠結(jié)料的抗疲勞性能[1].目前中國(guó)對(duì)于瀝青混凝土的抗疲勞性能控制主要集中在瀝青混合料階段,但混合料試件成型工作量大,試驗(yàn)周期長(zhǎng),試驗(yàn)復(fù)雜,若可以在膠結(jié)料階段就對(duì)瀝青疲勞性能進(jìn)行控制,可以有效降低試驗(yàn)的工作量與成本[2].美國(guó)SHRP計(jì)劃提出用疲勞因子(G*·sinδ)來(lái)表征瀝青的中溫疲勞性能;其他諸如動(dòng)態(tài)剪切流變儀時(shí)間掃描測(cè)試[3]、應(yīng)變控制疲勞掃描試驗(yàn)[4]、基于膠結(jié)料屈服能的BYET疲勞測(cè)試[5]、線性振幅掃描試驗(yàn)(LAS)[6]等都形成了各自的瀝青疲勞性能評(píng)價(jià)方法,但以上測(cè)試方法都高度依賴動(dòng)態(tài)剪切流變儀(DSR).與國(guó)外相比,中國(guó)一直沒有使用G*·sinδ作為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法.一方面,這是由于中國(guó)的道路瀝青交貨質(zhì)量控制中沒有直接在膠結(jié)料層面控制疲勞性能的測(cè)試指標(biāo),且G*·sinδ對(duì)于中國(guó)廣泛采用的SBS改性瀝青來(lái)說(shuō)也并不適用[7];另一方面,動(dòng)態(tài)流變疲勞測(cè)試對(duì)試驗(yàn)操作人員要求較高和所需的設(shè)備專利技術(shù)壟斷價(jià)格昂貴[8],中國(guó)大多數(shù)一線實(shí)驗(yàn)室的配備很難支持上述包括G*·sinδ在內(nèi)的各類流變測(cè)試.因此,本文引入材料學(xué)中的雙邊缺口拉伸試驗(yàn)(DENT),該試驗(yàn)僅依靠測(cè)力延度儀配合自制硅膠模具就可以完成,并在此基礎(chǔ)上,提出了臨界裂紋尖端位移(CTOD)作為瀝青膠結(jié)料抗疲勞性能的評(píng)價(jià)指標(biāo).利用該方法對(duì)7個(gè)瀝青膠結(jié)料進(jìn)行了測(cè)試,通過(guò)對(duì)應(yīng)瀝青混合料小梁的四點(diǎn)彎曲疲勞測(cè)試從混合料層面對(duì)CTOD表征的疲勞性能加以驗(yàn)證,并討論了溫度對(duì)CTOD區(qū)分度的影響.以期該方法能助力提升中國(guó)瀝青路面的疲勞質(zhì)量控制水平.

1 基本原理與試驗(yàn)

1.1 CTOD指標(biāo)下的瀝青疲勞性能表征

1977年,Cotterell等[9]根據(jù)Broberg[10]提出的基本斷裂功理論設(shè)計(jì)了預(yù)制雙邊缺口的薄片試件(DENT試件)的拉斷試驗(yàn),并將其用于韌性材料的抗斷裂評(píng)價(jià).圖1為基本功理論中試件上的能量區(qū)域劃分.通過(guò)恒定速率的拉伸加載,計(jì)算測(cè)力-位移曲線所包絡(luò)的面積可以得到作用在缺口試件上的總功WT[11].在DENT試驗(yàn)和WT的基礎(chǔ)上,加拿大學(xué)者Andriescu[12]提出以基本斷裂功we作為瀝青膠結(jié)料疲勞性能評(píng)價(jià)體系的核心指標(biāo),但we與路面實(shí)際疲勞開裂的相關(guān)程度較低,僅為0.55[13].

近年來(lái),基于斷裂力學(xué)的材料疲勞研究認(rèn)為[14-15]：帶裂紋的韌性材料在循環(huán)荷載作用下,絕大多數(shù)荷載能量都消耗在了圖1中裂紋截面周圍的塑形變形區(qū)(預(yù)制雙邊切口附近一個(gè)長(zhǎng)方體形狀的區(qū)域),而不會(huì)影響到斷裂核心區(qū)(裂紋集中的切口附近區(qū)域);只有當(dāng)反復(fù)荷載的能量無(wú)法在塑形變形區(qū)內(nèi)被消耗時(shí),才會(huì)在斷裂核心區(qū)內(nèi)進(jìn)行釋放,其切口附近的先天裂紋就會(huì)在過(guò)剩的能量下逐漸張開,并讓裂紋尖端周圍的材料屈服鈍化,鈍化區(qū)域材料會(huì)發(fā)生與荷載垂直方向的頸縮位移Δa0,但裂紋尖端截面并未失穩(wěn);當(dāng)荷載進(jìn)一步增大,裂紋尖端截面全面屈服,應(yīng)力不再增大,裂紋即將失穩(wěn);荷載繼續(xù)擴(kuò)大,過(guò)剩的能量只能通過(guò)材料撕裂進(jìn)行釋放,即對(duì)應(yīng)材料的疲勞破壞狀態(tài).張含語(yǔ)等[16]提出采用臨界裂紋尖端位移(CTOD)表征在裂紋失穩(wěn)拓展前尖端兩表面的極限張開位移(如圖2所示),并將該指標(biāo)作為韌性材料疲勞性能的判斷指標(biāo).該理論認(rèn)為CTOD能反應(yīng)材料本身的性能特性,理論上不受試件尺寸的影響,其與we存在以下關(guān)系：

(1)

式中：σnet,5 mm為試件拉伸過(guò)程中韌帶截面的最大凈截面應(yīng)力(5mm韌帶寬度下的凈截面應(yīng)力),Pa.

圖1 基本斷裂功理論中試件上的能量區(qū)域劃分Fig.1 Energy zones on DENT specimen in essential fracture work theory

圖2 臨界裂紋尖端位移(CTOD)的定義Fig.2 Definition of critical crack tip opening displacement

本文認(rèn)為可以將CTOD指標(biāo)應(yīng)用于瀝青膠結(jié)料的疲勞性能評(píng)價(jià).一方面,這是由于瀝青混合料的疲勞性能主要取決于瀝青膠結(jié)料的疲勞性能,集料間膠結(jié)料中存在的先天裂紋缺陷將是混合料整體承受反復(fù)荷載時(shí)最為薄弱的環(huán)節(jié),特別容易在反復(fù)彎拉荷載帶來(lái)的拉應(yīng)力下疲勞開裂;另一方面,瀝青膠結(jié)料流變測(cè)試表明,在中溫條件下(0～30℃),瀝青膠結(jié)料的彈性性能占優(yōu),表現(xiàn)出很強(qiáng)的韌性性質(zhì),符合CTOD理論的應(yīng)用條件.因此,可以通過(guò)設(shè)計(jì)統(tǒng)一化的DENT試驗(yàn)對(duì)瀝青膠結(jié)料進(jìn)行測(cè)試.若選用

本方法只需通過(guò)1次DENT破壞拉伸試驗(yàn)就可以將材料的CTOD值測(cè)出,且不需要反復(fù)進(jìn)行加載,與現(xiàn)有的基于流變學(xué)膠結(jié)料疲勞評(píng)價(jià)測(cè)試是一致的[3-6].

1.2 試驗(yàn)

1.2.1原材料

4種代表性瀝青樣品：70號(hào)瀝青(70#)、110號(hào)瀝青(110#)、丁苯橡膠改性瀝青(SBR)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯改性瀝青(SBS);添加Evotherm@M1溫拌劑后配制的3個(gè)SBS-溫拌改性瀝青分別為SBS+0.2%M1、SBS+0.5%M1、SBS+0.8%M1，其中M1的添加量1)以SBS的質(zhì)量計(jì).CTOD和傳統(tǒng)G*·sinδ測(cè)試時(shí)均采用旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱(RTFOT)+壓力老化容器(PAV)老化后的瀝青膠結(jié)料.各瀝青膠結(jié)料的主要技術(shù)指標(biāo)見表1.

表1 各瀝青膠結(jié)料的主要技術(shù)指標(biāo)

混合料級(jí)配均采用AC-13,設(shè)計(jì)級(jí)配如表2所示,油石比為5.8%,集料采用玄武巖碎石,填料使用礦粉,并通過(guò)體積分?jǐn)?shù)3%～5%的空隙率控制其生產(chǎn)質(zhì)量,混合料拌和采用的拌和溫度參照J(rèn)TG E20—2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》進(jìn)行確定.

1)文中涉及的添加量、油石比等除特殊說(shuō)明外均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)或質(zhì)量比.

1.2.2試驗(yàn)方法

根據(jù)DENT和CTOD的基本原理,設(shè)計(jì)了如圖3所示的雙邊缺口拉伸試驗(yàn)的試件與試模,其中試模包含硅膠瀝青試模與鋁制端模.為了使DENT試件能夠使用中國(guó)一線試驗(yàn)室配備較普遍的測(cè)力延度儀進(jìn)行加載,將DENT試件拉伸加載孔中心間的距離與延度試件設(shè)計(jì)得完全相同.圖4為DENT、延度和直接拉伸試件對(duì)比.

《莊子》有篇《不龜手之藥》（龜通皸，皮膚皸裂之意），講了一個(gè)故事：宋國(guó)有一個(gè)善于制造防治皮膚凍裂的藥（類似于現(xiàn)在的防凍護(hù)手霜）的人，世世代代以在水中漂洗棉絮為業(yè)。有一個(gè)客人聽說(shuō)了，請(qǐng)求用百金購(gòu)買這個(gè)藥方。宋國(guó)人把族人召集在一起商量說(shuō)：“咱家世世代代以在水中漂洗棉絮為業(yè)，不過(guò)賺幾個(gè)小錢兒罷了。現(xiàn)在一下子賣掉技術(shù)就能得到百金，那就賣給他吧?！笨腿说玫矫胤揭院?，用它來(lái)游說(shuō)吳王。正趕上越國(guó)向吳國(guó)發(fā)難，吳王派客人作大將，冬天與越國(guó)人在水中作戰(zhàn)，因?yàn)榭腿擞兄谱髯o(hù)手霜的秘方，將士們免受凍傷，吳軍大獲全勝。論功行賞，吳王賞給這個(gè)客人一塊封地。

表2 AC-13瀝青混合料設(shè)計(jì)級(jí)配

對(duì)同一種瀝青膠結(jié)料進(jìn)行測(cè)試時(shí),需成型1組3個(gè)韌帶寬度(缺口截面寬度)l分別為5、10、15mm的試件.制作過(guò)程如下：將瀝青加熱至流動(dòng)狀態(tài),然后緩緩注入安放好端模的硅膠模具中冷卻成型;冷卻1.5h后,利用熱刮刀刮平試件上表面并取出試件,用游標(biāo)卡尺記錄試件韌帶位置處的厚度B,并繼續(xù)在測(cè)試溫度的水浴中養(yǎng)護(hù)1.5h.使用測(cè)力傳感器采集頻率不低于2次/s、測(cè)力精度不低于0.1N的具有測(cè)力功能的延度儀進(jìn)行固定速率的拉伸加載,分別采集試件拉斷前的測(cè)力-延度曲線作為后續(xù)計(jì)算的基本數(shù)據(jù).DENT試件根據(jù)JTG E20—2011制作.

圖3 雙邊缺口拉伸試驗(yàn)的試件與試模Fig.3 Specimens and moulds of double-edge-notched tension test

圖4 DENT、延度、直接拉伸試件對(duì)比Fig.4 Specimens for DENT, ductility and direct tensile test(DTT)

DENT試驗(yàn)采用SYD-4508型測(cè)力延度儀進(jìn)行加載,其配制的拉力傳感器的采集頻率為0.25s/次,拉力測(cè)試范圍為0～300N,測(cè)力精度為0.1N,拉伸速率為50mm/min;試模采用圖3所示的自制硅膠試模和鋁制端模.PG中溫疲勞測(cè)試采用TA公司的DHR-3型動(dòng)態(tài)剪切流變儀配合8mm平板夾具完成.四點(diǎn)彎曲疲勞測(cè)試采用UTM-100試驗(yàn)機(jī),參照ASTM 7460—2010《測(cè)定壓實(shí)瀝青混凝土在反復(fù)撓性彎曲情況下的疲勞斷裂情況的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法》，制作380mm×63.5mm×50mm的混合料小梁試件進(jìn)行應(yīng)變控制加載,采用標(biāo)準(zhǔn)加載頻率10Hz.在進(jìn)行四點(diǎn)彎曲疲勞測(cè)試時(shí),對(duì)2個(gè)基質(zhì)瀝青采用750、950μm/m 2個(gè)應(yīng)變水平,對(duì)于SBS、SBR改性瀝青采用950、1150μm/m 2個(gè)應(yīng)變水平,平行試驗(yàn)量n=4.

1.2.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)混合料疲勞測(cè)試中試驗(yàn)共分為3個(gè)階段：

第1階段,在15、25℃條件下,分別進(jìn)行CTOD和G*·sinδ測(cè)試,并依據(jù)2個(gè)指標(biāo)對(duì)選用瀝青樣本的抗疲勞性能做出排序.

第2階段,利用7個(gè)瀝青樣本制作級(jí)配AC-13和油石比(5.8%)相同的混合料小梁試件(70#-ACB、110#-ACB、SBR-ACB、SBS-ACB等)進(jìn)行四點(diǎn)彎曲疲勞測(cè)試,驗(yàn)證CTOD表征的膠結(jié)料疲勞性能對(duì)于混合料的疲勞性能控制是否具備實(shí)際意義.

第3階段,運(yùn)用顯著性檢驗(yàn)方法對(duì)15、25℃下4個(gè)SBS改性瀝青的CTOD值進(jìn)行分析,比較溫度對(duì)CTOD的影響.

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 DENT測(cè)試結(jié)果

在15、25℃下,對(duì)瀝青膠結(jié)料進(jìn)行DENT加載,典型的DENT曲線如圖5～7所示.由圖5～7可見：每種瀝青膠結(jié)料3個(gè)韌帶寬度試件的DENT曲線形態(tài)相同,包絡(luò)面積不同;不同溫度下DENT曲線的形態(tài)也基本相同,拉力峰值不同,25℃下各瀝青膠結(jié)料的拉力峰值明顯低于15℃.瀝青膠結(jié)料形成的DENT曲線按形態(tài)大致分為3類.

70#和110#瀝青為第1類,以70#瀝青為例,如圖5所示.由圖5可見,DENT曲線包括3個(gè)階段：第1階段,拉力隨位移增大而不斷增大,由線性變化逐漸降低變化率達(dá)到拉力峰值;第2階段,拉力隨位移增大而降低,其降低過(guò)程也基本為線性;第3階段,當(dāng)位移達(dá)到一定位置后,拉力的下降速度放緩,緩慢貼近零,直至拉斷.3個(gè)階段的位移區(qū)間長(zhǎng)度較為均衡,其具有非常明顯的塑形破壞特征.

SBR改性瀝青為第2類,其DENT曲線如圖6所示.由圖6可見：相較于第1類,SBR改性瀝青的第1階段所占用的位移區(qū)間很短,在很短的位移范圍內(nèi),拉力迅速達(dá)到峰值,基本沒有出現(xiàn)變化率下降的過(guò)程;第2階段,拉力又隨位移迅速線性下降達(dá)到某一拐點(diǎn),其占用的位移區(qū)間也很小;第3階段,拉力隨位移以另一種較小的變化率線性降低直至斷裂,該階段占據(jù)了較大的位移范圍.

圖5 70#瀝青的DENT曲線Fig.5 DENT curves of 70# asphalt

圖6 SBR改性瀝青的DENT曲線Fig.6 DENT curves of SBR modified asphalt

SBS類改性瀝青為第3類,以未加溫拌劑的SBS改性瀝青為例,其DENT曲線如圖7所示.由圖7可見：未加溫拌劑SBS改性瀝青的第1階段與基質(zhì)瀝青類似;但第2階段的拉力下降并不劇烈,一定范圍內(nèi)的下降后就趨于平緩,達(dá)到第2峰值;第3階段,第2峰值后的拉力迅速歸零,出現(xiàn)斷崖式下降;SBS改性瀝青2個(gè)溫度下的峰值拉力都很大,表現(xiàn)出一定的脆性破壞特征.

CTOD值越大，表示膠結(jié)料抗疲勞性能越好.通過(guò)對(duì)DENT曲線所包絡(luò)的面積以及式(1)進(jìn)行計(jì)算,得到瀝青膠結(jié)料的CTOD值,每個(gè)瀝青膠結(jié)料進(jìn)行了6次平行試驗(yàn),結(jié)果取平均值,如圖8所示.由圖8可見,7個(gè)瀝青膠結(jié)料抗疲勞性能相對(duì)大小排序?yàn)镾BR>SBS+0.8%M1>SBS+0.5%M1>SBS+0.2%M1>SBS>110#>70#.

G*·sinδ的值越小,瀝青抗疲勞性能越好,根據(jù)動(dòng)態(tài)剪切流變?cè)囼?yàn)得到瀝青膠結(jié)料的G*·sinδ,如圖9所示.由圖9可見,7個(gè)瀝青膠結(jié)料抗疲勞性能相對(duì)大小排序?yàn)镾BR>110#>70#>SBS+0.8%M1>SBS+0.5%M1>SBS+0.2%M1>SBS.

結(jié)合圖8、9可知：(1)CTOD和G*·sinδ對(duì)SBS改性瀝青的抗疲勞性能判斷存在差異.其在SBR改性瀝青、70#瀝青、110#瀝青的相對(duì)排序上結(jié)論一致,但在G*·sinδ指標(biāo)下,SBS改性瀝青的抗疲勞性能整體低于基質(zhì)瀝青,這與CTOD矛盾.為了驗(yàn)證兩種方法下得出的膠結(jié)料抗疲勞性能對(duì)于混合料整體的抗疲勞性能是否具備指導(dǎo)意義,2.2節(jié)中將采用現(xiàn)階段認(rèn)可度較高的混合料小梁四點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)從混合料層面進(jìn)行驗(yàn)證.

圖7 SBS改性瀝青的DENT曲線Fig.7 DENT curves of SBS modified asphalt

圖8 瀝青膠結(jié)料的CTOD值Fig.8 CTOD values of asphalt binders

圖9 瀝青膠結(jié)料的G*·sin δ值Fig.9 G*·sin δ values of asphalt binders

(2)溫度沒有改變2種方法給出的瀝青膠結(jié)料抗疲勞性能的排序,15、25℃都可以作為試驗(yàn)溫度.但是在15℃ 下,除SBR以外,其余6種膠結(jié)料的CTOD均值(n=6)較為接近,在隨機(jī)誤差的作用下,若只進(jìn)行1次試驗(yàn)或試驗(yàn)數(shù)量較少的情況下將存在極大的誤判風(fēng)險(xiǎn);25℃下,各瀝青CTOD的數(shù)值分布較均勻,減小了誤判的風(fēng)險(xiǎn),這一點(diǎn)將在2.3節(jié)中進(jìn)一步深入討論.

2.2 混合料四點(diǎn)彎曲疲勞壽命測(cè)試結(jié)果

瀝青混合料小梁四點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)的結(jié)果如表3所示.由表3可見：7個(gè)瀝青混合料的疲勞循環(huán)次數(shù)Nf50,除70#-AC13、110#-AC13在950μm/m水平下的數(shù)據(jù)有波動(dòng),其他瀝青混合料的疲勞性能基本排序?yàn)镾BR-AC13?SBS+0.8%M1-AC13>SBS+0.5%M1-AC13>SBS-AC13>SBS+0.2%M1-AC13?110#-AC13>70#-AC13.該結(jié)果只有SBS-AC13與SBS+0.2%M1-AC13疲勞壽命與CTOD給出的結(jié)膠結(jié)料疲勞性能評(píng)價(jià)結(jié)果不一致外,其他混合料疲勞性能排序結(jié)論與CTOD給出的膠結(jié)料性能排序基本相符;4個(gè)SBS改性瀝青混合料的疲勞壽命遠(yuǎn)大于2個(gè)普通基質(zhì)瀝青混合料,這說(shuō)明G*·sinδ對(duì)SBS改性瀝青的疲勞性能存在誤判.

表3 瀝青混合料四點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)結(jié)果

綜上,CTOD所表征的瀝青膠結(jié)料抗疲勞性能與瀝青混合料的抗疲勞性能的相關(guān)度較高,且適用于普通70#瀝青、110#瀝青、SBS改性瀝青和SBR改性瀝青;G*·sinδ指標(biāo)下的排序偏差,根據(jù)文獻(xiàn)[7,16]推測(cè)是由于G*·sinδ指標(biāo)是在線黏彈性范圍內(nèi)區(qū)分不同瀝青抵抗疲勞破壞的能力,但對(duì)模量較高的SBS改性瀝青而言,G*·sinδ小應(yīng)變的測(cè)試方式會(huì)導(dǎo)致其測(cè)試值過(guò)高,從而與對(duì)應(yīng)瀝青混合料的疲勞試驗(yàn)結(jié)果相關(guān)性較差,國(guó)內(nèi)外學(xué)者也指出G*·sinδ并不適用于中國(guó)廣泛使用的SBS改性瀝青[1,17].

2.3 溫度對(duì)CTOD區(qū)分度的影響

對(duì)4個(gè)SBS改性瀝青而言,盡管在15、25℃下的CTOD值排序都是正確且相同的,但其在數(shù)值分布上卻存在較大差異;25℃下4個(gè)SBS改性瀝青樣本的CTOD均值差異巨大,但在15℃下卻相差不大;進(jìn)一步對(duì)比圖8中2個(gè)溫度下CTOD的測(cè)試誤差線的長(zhǎng)短可以發(fā)現(xiàn),在考慮誤差的影響后,15℃下各瀝青膠結(jié)料的CTOD測(cè)試值范圍是有一定交疊的,這意味著當(dāng)采用15℃下的CTOD值對(duì)SBS改性瀝青樣本的抗疲勞性能進(jìn)行比較時(shí),若每個(gè)瀝青樣本只進(jìn)行1次測(cè)試或平行測(cè)試的量較少,將存在對(duì)選用SBS改性瀝青樣本抗疲勞性能的排序造成誤判的可能,即15℃下的CTOD值檢驗(yàn)效能較低;而在25℃下,除70#與110#瀝青考慮誤差后的CTOD測(cè)試值范圍有一定重疊,其余瀝青膠結(jié)料的CTOD測(cè)試值范圍均不在交疊,這說(shuō)明25℃的CTOD測(cè)試值對(duì)于瀝青膠結(jié)料疲勞性能的檢驗(yàn)效能更高,擁有更好的區(qū)分度.

為量化溫度造成的CTOD區(qū)分度變化,利用顯著性檢驗(yàn)方法對(duì)4個(gè)SBS改性瀝青在2個(gè)溫度下的CTOD數(shù)據(jù)進(jìn)行分析.將相同瀝青在1個(gè)溫度下的6次平行試驗(yàn)數(shù)據(jù)稱為1組,設(shè)立正假設(shè)如下：相同測(cè)試溫度下,組與組之間測(cè)試均值沒有顯著差異(即在相同溫度下,不同瀝青的測(cè)試均值是相等的).通過(guò)雙樣本異方差下的t檢驗(yàn),比較相同溫度下4個(gè)SBS改性瀝青兩兩之間測(cè)試數(shù)據(jù)的差異程度,即檢驗(yàn)溫度對(duì)CTOD疲勞性能的區(qū)分程度影響，計(jì)算在相同溫度下不同瀝青測(cè)試數(shù)據(jù)的組間p值.CTOD與G*·sinδ數(shù)據(jù)的顯著性分析結(jié)果如表4所示.根據(jù)推斷統(tǒng)計(jì)原理：當(dāng)p<0.001時(shí),認(rèn)為在該溫度的CTOD表征下,可將2個(gè)被測(cè)瀝青的性質(zhì)極其顯著地區(qū)分開來(lái),記為***;當(dāng)0.001≤p<0.01時(shí),認(rèn)為該指標(biāo)能將2個(gè)被測(cè)瀝青的性質(zhì)顯著地區(qū)分開來(lái),記為**;當(dāng)0.001≤p<0.05時(shí),認(rèn)為該指標(biāo)能將2個(gè)被測(cè)瀝青的性質(zhì)區(qū)分開來(lái),記為*;當(dāng)p>0.05時(shí),認(rèn)為該溫度下CTOD不能有效地區(qū)分2個(gè)被測(cè)瀝青膠結(jié)料間的性質(zhì)差異,其數(shù)據(jù)差別可能由測(cè)試的隨機(jī)誤差引起,記為ns.

表4 CTOD與G*·sin δ數(shù)據(jù)的顯著性檢驗(yàn)分析結(jié)果

由表4可見：15℃的CTOD針對(duì)選用的4個(gè)SBS改性瀝青樣本形成6組相對(duì)關(guān)系進(jìn)行區(qū)分時(shí),對(duì)其中2組(SBS+0.2%M1vsSBS+0.5%M和SBS+0.5%M1vsSBS+0.8%M1)不能做出具有統(tǒng)計(jì)意義的區(qū)分,對(duì)其中1組的區(qū)分(SBSvsSBS+0.2%M1)不夠顯著;25℃的CTOD對(duì)于所有瀝青膠結(jié)料的相對(duì)疲勞性能都給出了明確的劃分,顯著性水平很高,即使在存在隨機(jī)誤差的情況下,對(duì)選用瀝青膠結(jié)料的相對(duì)疲勞性能造成誤判的可能極小.基于以上實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的顯著性檢驗(yàn)說(shuō)明25℃下CTOD對(duì)瀝青膠結(jié)料的疲勞性能區(qū)分程度更大,劃分更明確.

3 結(jié)論

(1)CTOD適用于普通70#、110#、SBS改性和SBR改性瀝青;與G*·sinδ相比,CTOD給出的評(píng)價(jià)結(jié)果與瀝青混合料的疲勞性能有更好的相關(guān)性,解決了G*·sinδ不適用于SBS改性瀝青的問(wèn)題.

(2)盡管25℃和15℃下的CTOD測(cè)試均值都能對(duì)選用的7個(gè)瀝青膠結(jié)料的疲勞性能做出正確評(píng)價(jià),但在顯著性水平α=0.05的條件下,15℃下的CTOD對(duì)其中2個(gè)近似SBS改性瀝青樣本不具有顯著性區(qū)分,而25℃下的CTOD卻對(duì)所有瀝青膠結(jié)料都給出了極其顯著(p<0.001)的區(qū)分.說(shuō)明采用25℃下的CTOD評(píng)價(jià)更具區(qū)分度.

(3)CTOD作為瀝青膠結(jié)料抗疲勞性能評(píng)價(jià)指標(biāo),試驗(yàn)簡(jiǎn)單,僅需測(cè)力延度儀就能實(shí)現(xiàn)加載,有較高的推廣可能性.針對(duì)每類瀝青給出符合實(shí)際的CTOD控制閾值是今后研究的重點(diǎn).