再生沥青混合料拉压疲劳特性及黏弹表征

李浩，王选仓，曾国东，方杨，龙国鑫; LI Hao; WANG Xuancang; ZENG Guodong; FANG Yang; LONG Guoxin

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再生沥青混合料拉压疲劳特性及黏弹表征 PDF

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李浩 ^1,2
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王选仓 ²
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曾国东 ¹
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方杨 ¹
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龙国鑫 ¹

1. 佛山市交通科技有限公司，广东佛山 528000； 2. 长安大学公路学院，陕西西安 710064

中图分类号： U416

最近更新：2024-08-30

DOI：10.3969/j.issn.1007-9629.2024.08.006

摘要

基于沥青混合料动态模量主曲线的数学特征分析，构建了一套针对再生沥青混合料黏弹性的评价体系，并提出了表征其黏弹行为的物性参数.通过对比拉伸和压缩方向上的黏弹差异性，研究了再生沥青混合料在这2个方向上的疲劳特性，并建立了其疲劳性能与黏弹物性参数的关系. 结果表明：相比新沥青混合料，再生沥青混合料在压缩模式下“弹而不够黏弹，但够有效黏弹”，在拉伸模式下“弹而不黏”.在相同加载方式下（无论是压缩还是拉伸），再生沥青混合料的黏弹物性参数中仅有效弹性比R_eve与疲劳寿命N_f的线性相关程度高；而当加载方式不相同时，再生沥青混合料的R_eve与N_f无法建立线性关系.

关键词

道路工程; 再生沥青混合料; 黏弹评价体系; 黏弹物性参数; 拉压疲劳; 相关性

热拌再生沥青混合料的大量应用，不仅符合“双碳”要求，还可缓解石材紧缺问题，但对其疲劳性能评价方法的选择一直备受争议^［

1］. 研究者通过三点弯曲、四点弯曲及间接拉伸疲劳等试验方法测试其疲劳性能，发现不同掺量再生沥青混合料的疲劳试验结果往往与常识不符^{［参考文献 2‑3}2‑3］. 为此，曹毅等^{［参考文献 4

百度学术}4］针对四点弯曲梁疲劳试验结果不一致的问题，提出了有效的修正方法.董玲云等^{［参考文献 5

百度学术}5］提出间接拉伸疲劳寿命比和疲劳寿命损失率指标，对再生沥青混合料疲劳特性的变化规律进行了系统评价.孙雅珍等^{［参考文献 6

百度学术}6］基于能量原理，建立了再生沥青混合料耗散能、耗散能相对变化率与三点弯曲疲劳寿命的关系式，提出了基于耗散能相对变化率平稳值的疲劳方程. Schapery等^{［参考文献 7

百度学术}7］通过构建再生沥青混合料动态模量与松弛模量、蠕变模量之间的关系式，成功揭示了动态模量在探索材料黏弹性能方面的潜力.叶青^{［参考文献 8

百度学术}8］采用Burgers模型表征沥青混合料的黏弹行为，利用沥青混合料动态模量、相位角来标定Burgers模型，以模型参数表征沥青混合料的黏弹性，并通过灰熵分析确定了与混合料疲劳性能直接相关的黏弹参数.

为了准确评估再生沥青混合料的疲劳性能，需要超越传统的三点弯曲、四点弯曲及间接拉伸疲劳试验方法的弹性体假设.由于沥青混合料是黏弹性材料，虽然沥青混合料的动态模量与其黏弹性之间存在密切关系，但是这些关系的建立通常依赖于间接方法.为更明确地理解和区分再生沥青混合料的疲劳性能，本研究基于沥青混合料的拉伸和压缩动态模量主曲线，构建了一个针对再生沥青混合料黏弹性的评价体系.在该体系中，提出了能够表征再生沥青混合料黏弹性行为的物性参数，并通过对比分析拉伸和压缩方向黏弹性行为的差异，研究了再生沥青混合料在这2个方向上的疲劳性能，并建立了其与物性参数之间的关系，以期为再生沥青混合料的拉压疲劳特性及表征提供科学依据和参考.

1 试验

1.1 原材料

基质沥青采用国内常用的70^#道路石油沥青，其技术指标如表1所示. 集料为江门市新会区石灰岩，经过热筛分后，粒径为［23，32）、［17，23）、［11，17）、［6，11）、［3.5，6）、［0，3.5） mm. 沥青混合料回收料（RAP）经破碎筛分后，得到粒径为［0，10）、［10，15）、［15，25） mm的成品料，其沥青含量（质量分数，文中涉及的含量、掺量等均为质量分数）分别为5.30%、2.53%、3.30%.RAP经抽提后得到的旧沥青的技术指标如表2所示. 本研究用再生沥青混合料类型为AC‑25，RAP掺量分别为0%、30%、45%和60%，对应编号R‑0、R‑30、R‑45和R‑60. 需要说明的是，R‑60中掺入了FBK型再生剂，其用量为RAP中沥青质量的5%. 4组再生沥青混合料的技术参数如表3所示.

表1 基质沥青的技术指标

Table 1 Technical indexes of matrix asphalt

Index		Test result	Technical requirement	Test standard
Penetration(25 ℃)/(0.1 mm)		66	60-80	T 0604
Softening point/℃		47.5	≥46	T 0606
Ductility(10 ℃)/cm		32.0	≥15	T 0605
After TFOT	Mass change/%	0.05	≤±0.8	T 0609
	Ductility(10 ℃)/cm	7.5	≥6	T 0605
	15 ℃ ductility(15 ℃)/cm	28		T 0605
	Needle penetration ratio(25 ℃)/%	69	≥61	T 0604

表2 旧沥青的技术指标

Table 2 Technical index of old asphalt

Index	Test result	Test standard
Penetration(25 ℃)/(0.1 mm)	16.2	T 0604
Softening point/℃	70.6	T 0606
Brinell viscosity(135 ℃)/( Pa‧s)	2.95	T 0620

表3 AC-25型再生沥青混合料的技术参数

Table 3 Technical parameters of AC-25 reclaimed asphalt mixture

No.	Oil‑stone ratio(by mass)/%	Relative density		VV/%	VMA/%	VFA/%	Marshall stability/kN	Flow value/mm
No.	Oil‑stone ratio(by mass)/%	Theoretical	Measured	VV/%	VMA/%	VFA/%	Marshall stability/kN	Flow value/mm
R‑0	3.8	2.580	2.560	4.1	12.7	66.1	10.12	2.81
R‑30	3.8	2.568	2.538	3.6	12.6	69.1	12.33	2.30
R‑45	3.8	2.555	2.533	3.6	12.3	67.7	21.03	3.04
R‑60	3.8	2.548	2.528	4.5	12.7	64.6	16.78	2.99

Note： VV—Void volume；VMA—Void in mineral aggregate；VFA—Void filled with asphalt.

1.2 试验方案

按照AASHTO T378‑17（TP79）Standard Method of Test for Determining the Dynamic Modulus and Flow Number for Asphalt Mixtures Using the Asphalt Mixture Performance Tester （AMPT）和EN 12697‑26 Bituminous Mixtures‑Test Methods for Hot Mix Asphalt‑Part 26：Stiffness分别进行动态压缩模量和动态拉伸模量试验.

为建立再生沥青混合料疲劳性能与黏弹物性参数的关系，测试了其直接压缩和直接拉伸疲劳性能. 另外，由于美国公路战略研究计划（SHRP）指出四点弯曲和间接拉伸疲劳试验与沥青混合料路面受力较为相似且应用较为广泛，故本试验还补充了四点弯曲疲劳和间接拉伸疲劳试验. 4种试验方法如表4所示.

表4 试验方法一览表

Table 4 List of test methods

Test method	Temperature/℃	Strain level/(μm·m^-1)	Waveform	Test standard
Direct compression	20	100	Haversine	User‑defined
Direct tension	20	100/125/150/175	Haversine	AASHTO TP107
Indirect tension	15	Variable	Intermittent haversine	EN 12697‑24
Four‑point bending	15	100/150/200	Haversine	AASHTO T321‑07

需要说明的是，现行规范暂无再生沥青混合料的单轴压缩疲劳试验方法，因此参考EN12697‑25 Bituminous Mixtures‑Test Methods‑Part 25： Cyclic Compression test和AASHTO TP107 Standard Method of Test for Determining the Damage Characteristic Curve of Asphalt Mixtures from Direct Tension Cyclic Fatigue Tests，自定义了直接压缩疲劳试验方法.为了与直接拉伸疲劳试验方法进行对比，将直接压缩疲劳试验中的加载波形、频率和试验温度与直接拉伸疲劳试验保持一致，且均采用应变控制模式. 当试件在疲劳过程中连续5个周期的竖向应变率均大于2.0时，即终止试验.

2 黏弹性评价体系

本研究基于沥青混合料动态模量主曲线的数学特征区间和特征点描述，构建了再生沥青混合料的黏弹性评价体系，提出了表征其黏弹行为的物性参数.

2.1 动态模量主曲线

按照AASHTO T378‑17（TP79）中的动态模量E*主曲线构建方法，得到4组再生沥青混合料的压缩和拉伸动态模量主曲线，如图1所示. 其中，f为缩减频率. 各参数拟合结果列于表5.

图1 再生沥青混合料的压缩和拉伸动态模量主曲线

Fig. 1 Compressive and tensile dynamic modulus master curves of reclaimed asphalt mixtures

表5 再生沥青混合料动态模量主曲线各参数拟合结果

Table 5 Fitting results of each parameter of dynamic modulus master curves of reclaimed asphalt mixtures

Load method	No.	δ	α	β	γ
Compression	R‑0	0.589 1	2.948 4	-1.108 0	0.675 2
	R‑30	1.441 8	2.098 0	-1.881 0	0.718 9
	R‑45	2.090 2	1.450 9	-1.600 5	0.799 3
	R‑60	2.071 6	1.165 1	-1.729 9	0.703 7
Tension	R‑0	-0.111 5	3.649 0	-1.272 6	0.639 4
	R‑30	-8.611 9	12.149 4	-3.366 1	0.473 9
	R‑45	-0.397 1	3.934 6	-2.267 6	0.474 1
	R‑60	-1.724 1	5.261 6	-2.706 6	0.426 3

Note： δ，α，β and γ are all regression coefficients；δ represents the minimum value of dynamic modulus；δ+α represents the maximum value of dynamic modulus.

2.2 动态模量主曲线数学分析

研究表明，再生沥青混合料动态模量主曲线蕴含丰富的黏弹信息^［

8］. 对其深入分析，可挖掘有效的黏弹信息. 根据主曲线数学特征^{［参考文献 9‑12}9‑12］，将其划分为弹性、黏弹性和黏性3个区间.

通过提取动态模量主曲线的数学特征点，提出了由各关键点信息构成的时间类、区间类及比率类3大类指标，构建了包含12个黏弹物性参数的再生沥青混合料黏弹性评价体系.

时间类指标包括极限弹性时间t₀、应力松弛起始时间t_s1、最大流动时间t_c和极限劲度时间t_e这4个指标.其中t₀取固定值10^-5s；t_s1为再生沥青混合料弹性变形与延迟弹性变形的分界点；t_c为再生沥青混合料劲度变化率由快转慢的拐点；t_e为再生沥青混合料由弹性区向黏弹性区过渡的转折点，在点（lg 10^-5，lg E*）和点（lg t_c，lg E*）处分别作主曲线的切线，两切线交点的横坐标即为t_e.

区间类指标包括弹性区间W_e、黏弹性区间W_ve、黏性区间W_vd、黏弹前段W_veq及黏弹后段W_veh这5个指标.

比率类指标包括弹性占比R_e、有效弹性比R_eve及有效黏弹比R_vee这3个指标.其计算式如下：

R_{e} = W_{e} / （ W_{e} + W_{v e} ） = （ t_{e} - t_{0} ） / （ t_{c} - t_{0} ）

(1)

\begin{array}{l} R_{e v e} = （ W_{e} + W_{v e q} ） / （ W_{e} + W_{v e} ） \\ = （ t_{s 1} - t_{0} ） / （ t_{c} - t_{0} ） \end{array}

(2)

R_{v e e} = W_{v e q} / W_{v e} = （ t_{s 1} - t_{0} ） / （ t_{c} - t_{e} ）

(3)

再生沥青混合料动态模量主曲线区间划分如图2所示. 其中，t_r为缩减时间，t_s2为稳定黏性时间，t_d为极限黏性时间.

图2 再生沥青混合料动态模量主曲线区间划分

Fig.2 Section division of main curve of dynamic modulus of recycled asphalt mixture

对再生沥青混合料动态模量主曲线函数 $l g E *$ =f（lgt_r）求导发现，压缩动态模量主曲线三阶导函数存在2个零点，而拉伸动态模量主曲线三阶导函数存在2个零点或1个零点两种情况.由图2可知：（1）当动态模量主曲线三阶导函数具有2个零点且 $f^{'} (t)$ <0时，主曲线单调下降；当 $f^{''} (t_{c}) = 0$ 时，t_c是主曲线的凹凸拐点；当 $f^{'''} (t_{s 1}) = 0$ 和 $f^{'''} (t_{s 2}) = 0$ 时，t_s1和t_s2是导函数 $f^{'} (t)$ 的拐点. （2）当动态模量主曲线三阶导函数仅存在1个零点且 $f^{'} (t)$ <0，主曲线单调下降； $f^{''} (t_{c}) = 0$ 时，t_c是主曲线的凹凸拐点. $当 f^{'''} (t_{s 1}) = 0$ 时，t_s1是导函数 $f^{'} (t)$ 的拐点.

2.3 评价体系适用性分析及应用

将4组再生沥青混合料动态模量主曲线拟合时间固定为（10^-5，10⁶）. 在上述提出的12个指标中，因t₀取为固定值，t_e与W_e同义，t_c与W_vd同义，故将12个指标简化为9个指标.

由各指标定义可知，时间类指标是动态模量主曲线的内核，区间类指标是时间类指标的衍生指标，比率类指标是区间类指标的衍生指标. 时间类指标反映了再生沥青混合料的固有黏弹属性，区间类指标和比率类指标是对固有属性的补充和延伸. 通过比较不同材料的各类指标，可区分材料的黏弹性能. 由压缩和拉伸动态模量主曲线提取的9个指标取值如表6、7所示. 对比表6、7可知：

表6 压缩动态模量主曲线各指标数值

Table 6 Index values of compressive dynamic modulus master curve

No.	Time‑based indicator			Interval‑type indicator			Ratio‑based indicator
No.	t_e	t_s1	t_c	W_veq	W_veh	W_ve	R_e	R_eve	R_vee
R‑0	-1.291 5	-0.309 5	1.641 0	0.982	1.951	2.933	0.558	0.706	0.335
R‑30	-0.179 2	0.784 6	2.616 5	0.964	1.832	2.796	0.633	0.759	0.345
R‑45	-0.611 4	0.454 7	2.002 4	1.066	1.548	2.614	0.627	0.779	0.408
R‑60	-0.383 7	0.696 8	2.458 3	1.081	1.762	2.842	0.619	0.764	0.380

表7 拉伸动态模量主曲线各指标数值

Table 7 Index values of tensile dynamic modulus master curve

No.	Time‑based indicator			Interval‑type indicator			Ratio‑based indicator
No.	t_e	t_s1	t_c	W_veq	W_veh	W_ve	R_e	R_eve	R_vee
R‑0	-1.167 7	-0.069 4	1.990 0	1.098	2.060	3.158	0.548	0.705	0.348
R‑30	2.807 3	4.324 0	7.103 0	1.517	2.779	4.296	0.645	0.770	0.353
R‑45	0.598 9	2.005 2	4.783 0	1.406	2.778	4.184	0.572	0.716	0.336
R‑60	1.710 3	3.259 8	6.349 0	1.550	3.089	4.639	0.591	0.728	0.334

（1）压缩模式下，4组再生沥青混合料的动态模量主曲线三阶导函数均有2个零点t_s1和t_s2，均具有弹性、黏弹性和黏性响应. 拉伸模式下，新沥青混合料R‑0的动态模量主曲线三阶导函数有2个零点t_s1和t_s2；而再生沥青混合料R‑30、R‑45和R‑60的动态模量主曲线三阶导函数只有1个零点t_s1，无t_s2；R‑0具备弹性、黏弹性和黏性响应，而R‑30、R‑45和R‑60仅具备弹性和黏弹性响应，无黏性响应.

（2）压缩模式下，相比新沥青混合料R‑0，再生沥青混合料R‑30、R‑45和R‑60的时间类指标（t_e、t_s1、t_c）整体右移，区间类指标W_ve减小，比率类指标R_e增大，表明其弹性区间变大，黏弹区间变小；随着RAP掺量的增加，再生沥青混合料的R_eve和R_vee增加，W_veh和W_veq先减后增，表明黏弹区间中黏弹前段和后段比例发生变化. 需要说明的是，压缩模式下，再生沥青混合料的W_ve整体变小，但R_eve和R_vee变大，看似矛盾，实则是W_veq占比发生变化所致. 该变化与再生沥青混合料材料组成体系的受力特征有关，混合料在压缩模式下依赖沥青和集料共同抵抗包括黏结力、矿料骨架嵌挤力等外部荷载，RAP中沥青老化变硬，沥青胶浆黏结力增加与集料嵌挤力的耦合作用，造成W_ve变小，R_eve和R_vee增大.综上所述，压缩模式下，相比新沥青混合料，再生沥青混合料“弹而不够黏弹，但够有效黏弹”.

（3）拉伸模式下，再生沥青混合料R‑30、R‑45和R‑60均无黏性响应，相比新沥青混合料R‑0，再生沥青混合料“弹而不黏”.再生沥青混合料在拉伸模式下主要依赖沥青胶浆与集料的黏结力抵抗外部荷载. 当接近最大流动时间t_c时，在压缩模式下，再生沥青混合料强度储备充裕，可与外力抗衡；而在拉伸模式下，沥青胶浆与集料黏结力不足以抵抗外部荷载.综上所述，再生沥青混合料由于抗力方式不同，造成在压缩和拉伸不同受力模式下的黏弹响应有较大区别.

（4）压缩模式下，R‑60的时间类、区间类和比率类指标整体上介于R‑30和R‑45之间；拉伸模式下，R‑60的时间类和比率类指标整体上介于R‑30和R‑45之间. 这表明再生沥青混合料中加入再生剂后，其弹性和黏弹性均有所恢复.

（5）基于拉伸模式下再生沥青混合料黏弹响应特点，对R‑30、R‑45和R‑60进行对比分析. 随着RAP掺量的增加，3大类指标中除R_vee一直减小外，其他8个指标均表现出先减后增趋势. 拉伸模式下，8个指标先减后增趋势所表达的物理意义与实际不符——当RAP掺量由30%增至45%时，再生沥青混合料弹性应该增强，黏弹性应该变差. 压缩模式下，W_veh和W_veq随RAP掺量增加也未表现出单向变化的规律，表明时间类和区间类指标是中间过渡指标，只能用于再生沥青混合料黏弹性能的定性对比，当对其定量分析时还应综合考虑其路用性能. 此外，随着RAP掺量的增加，R_vee减小，该指标在压缩模式下虽具有较好的适应性，但在拉伸模式下适应性不强.

3 疲劳寿命黏弹表征

3.1 疲劳寿命结果

3.1.1 直接压缩疲劳

为了能直接对比再生沥青混合料在拉伸与压缩方向上的疲劳寿命，开展直接压缩方向疲劳试验. 因直接压缩疲劳试验时间过长，仅进行了应变ε =100 μm/m的测试，每组混合料测试3个试件，试验结果如表8所示. 由表8可知，当ε =100 μm/m时，4组沥青混合料的直接压缩疲劳寿命N_f由大到小排序为R‑45>R‑60>R‑30>R‑0.

表8 直接压缩疲劳试验结果

Table 8 Direct compressive fatigue test results

No.	Number	N_f/times	$\bar{N}$ _f/times	Standard deviation/times	Coefficient of variation/%
R‑0	1	682 120	673 310	83 016	12
	2	586 240
	3	751 570
R‑30	1	751 230	896 940	151 803	17
	2	885 420
	3	1 054 180
R‑45	1	1 386 350	1 165 877	194 467	17
	2	1 092 530
	3	1 018 750
R‑60	1	925 320	961 720	178 241	19
	2	804 500
	3	1 155 360

3.1.2 直接拉伸疲劳

在直接拉伸疲劳试验中，由于再生沥青混合料R‑45和R‑60在ε =175 μm/m下只进行了少次加载周期便被拉断，考虑数据离散性和准确性的问题，补充了ε =75 μm/m下这2组再生沥青混合料的直接拉伸疲劳试验，在拟合疲劳方程时，忽略ε =175 μm/m下R‑45和R‑60的试验结果. 再生沥青混合料的直接拉伸疲劳寿命与应变关系如图3所示.由图3可见：各应变水平下，4组沥青混合料的直接拉伸疲劳寿命由大到小排序为R‑0>R‑30>R‑60>R‑45；再生沥青混合料的ε上下限不超过100 μm/m，但其疲劳寿命跨越了2个数量级，表明再生沥青混合料的直接拉伸疲劳寿命对应变较为敏感.

图3 再生沥青混凝土直接拉伸疲劳寿命与应变的关系

Fig.3 Relationship of direct tensile fatigue life vs. strain of reclaimed asphalt mixtures

3.1.3 间接拉伸疲劳

再生沥青混合料的间接拉伸疲劳寿命与应变关系如图4所示.由图4可见：（1）R‑30、R‑45和R‑60的疲劳寿命曲线在R‑0之上，表明再生沥青混合料的疲劳性能优于新沥青混合料. 由于疲劳寿命曲线斜率的绝对值随着RAP掺量的增加而增大，可推断当ε较大时，新沥青混合料R‑0的疲劳寿命将超越再生沥青混合料R‑30、R‑45和R‑60.（2）当 $ε \leq$ 203 μm/m时，再生沥青混合料疲劳寿命由大到小排序为R‑60>R‑30>R‑45；当 $ε$ >203 μm/m时，再生沥青混合料疲劳寿命由大到小排序为R‑30>R‑60>R‑45. 这表明随着RAP掺量的增加，再生沥青混合料疲劳寿命有所减小，但添加再生剂后，R‑60的疲劳寿命得到一定恢复，超越了R‑45，甚至恢复到R‑30水平.

图4 再生沥青混凝土间接拉伸疲劳寿命与应变水平的关系

Fig.4 Relationship of indirect tensile fatigue life vs. strain level of reclaimed asphalt mixtures

3.1.4 四点弯曲疲劳

再生沥青混合料四点弯曲疲劳寿命与应变关系如图5所示.由图5可见，各应变下，沥青混合料四点弯曲疲劳寿命由大到小排序为R‑0>R‑45>R‑30>R‑60.

图5 再生沥青混合料四点弯曲疲劳寿命与应变关系

Fig.5 Relationship of four‑point bending fatigue life vs. strain of reclaimed asphalt mixtures

3.1.5 拉压疲劳特性评价

100 μm/m应变水平下再生沥青混合料直接压缩和直接拉伸疲劳寿命对比如表9所示.由表9可见：（1）4组沥青混合料的压拉疲劳寿命比由大到小排序为R‑45>R‑60>R‑30>R‑0，且其直接压缩疲劳寿命显著大于直接拉伸疲劳寿命.（2）新沥青混合料R‑0的直接压缩疲劳寿命与直接拉伸疲劳寿命在1个数量级；而3组再生沥青混合料的直接压缩疲劳寿命比直接拉伸疲劳寿命大1~2个数量级.

表9 再生沥青混合料直接压缩和直接拉伸疲劳寿命对比

Table 9 Comparison of direct compression and direct tension fatigue life of reclaimed asphalt mixtures

No.	N_f/times		Compressive‑tensile fatigue life ratio
No.	Direct compression	Direct tension	Compressive‑tensile fatigue life ratio
R‑0	673 310	249 270	3.90
R‑30	896 940	80 670	11.12
R‑45	1 165 880	10 010	100.90
R‑60	961 720	58 680	16.40

3种拉伸（直接拉伸、间接拉伸和四点弯曲）疲劳试验得到的再生沥青混合料疲劳寿命排序不一致，与研究结论和工程经验不相符的试验现象为：（1）新沥青混合料R‑0的疲劳寿命应最大，而间接拉伸试验结果表明R‑0的疲劳寿命最小.（2）随着RAP掺量的增加，再生沥青混合料疲劳寿命应减小，而四点弯曲疲劳试验结果表明R‑45的疲劳寿命>R‑30的疲劳寿命.（3）添加再生剂后，再生沥青混合料的疲劳寿命应有所提升，但3种拉伸疲劳试验方法对添加再生剂后的疲劳响应并不相同——四点弯曲疲劳试验表现出疲劳方程斜率变小；间接拉伸疲劳试验结果表现出不同应变区间疲劳寿命提升，直接拉伸疲劳试验表现出R‑60疲劳寿命大于R‑45.这主要归因于各试验方法的受力模式和力学理论基础的存在差异. 根据现有研究结论和工程经验，直接拉伸疲劳试验得到的结论与实际相符，但缺乏深层次的机理分析和黏弹性相关分析支撑，下文将从再生沥青混合料黏弹行为方面给出解释.

3.2 表征方法

考虑到再生沥青混合料动态模量主曲线的三阶导函数零点数量有所不同，在分析拉伸模式时，仅分析R‑30、R‑45和R‑60这3组再生沥青混凝土黏弹属性与疲劳性能的关系. 图6为再生沥青混合料的黏弹物性参数与其疲劳寿命的关系.由图6可见：在各黏弹指标中，仅有由压缩动态模量主曲线求得的R_eve及R_vee与直接压缩疲劳寿命有较好的线性关系，且R_eve相关性高于R_vee（图6（a））；仅有由拉伸动态模量主曲线求得的R_eve与不同应变水平下直接拉伸疲劳寿命具有较好的线性关系（图6（b））；直接压缩疲劳寿命与由拉伸动态模量主曲线求得的R_eve不相关（图6（c）），直接拉伸疲劳寿命与由压缩动态模量主曲线求得的R_eve不相关（图6（d））；除R_eve和R_vee外，其他黏弹指标与疲劳寿命相关性低.

图6 再生沥青混合料黏弹物相参数与疲劳寿命关系

Fig.6 Viscoelastic index vs. fatigue life of reclaimed asphalt mixtures

R_eve越大，再生沥青混合料的黏弹性能越好，其疲劳性能也越好. R_eve与N_f的线性关系是基于黏弹物性参数的疲劳寿命表征方法的核心，其意义在于：

（1）建立了再生沥青混合料黏弹固有属性同疲劳性能的线性关系，通过黏弹属性可预测混合料的疲劳性能，可大大降低疲劳试验量和时间；

（2）再生沥青混合料黏弹属性与疲劳寿命的线性关系建立的前提是必须同压或同拉，保证方向一致；

（3）解释了再生沥青混合料疲劳性能优劣的根源在于黏弹性能的差异，为其疲劳特性研究提供了机理支撑；

（4）针对疲劳试验方法不统一的情况，可明晰辨别不同再生沥青混合料的疲劳寿命排序，其中直接拉伸疲劳试验为有效的试验方法.

4 结论

（1）基于动态模量主曲线数学特征分析，构建了包含时间类等3个一级指标、黏弹比等9个二级指标的再生沥青混合料黏弹性评价体系. 再生沥青混合料在压缩模式下具备弹性、黏弹性和黏性响应；在拉伸模式下只有弹性和黏弹性响应，无黏性响应.相比新沥青混合料，再生沥青混合料在压缩模式下“弹而不够黏弹，但够有效黏弹”，拉伸模式下“弹而不黏”.

（2）再生沥青混合料的压缩疲劳寿命N_f显著大于拉伸疲劳寿命.4种受力方式下再生沥青混合料的疲劳寿命由大到小排序为：单轴压缩疲劳寿命>>四点弯曲疲劳寿命>单轴直接拉伸疲劳寿命>单轴间接拉伸疲劳寿命. 直接拉伸疲劳试验可以有效区分不同掺量再生沥青混合料的疲劳特性，沥青混合料的疲劳寿命由大到小排序为R‑0>R‑30>R‑60>R‑45.

（3）提出了基于黏弹物性参数——有效弹性比R_eve的再生沥青混合料疲劳寿命N_f表征方法. 在相同加载方式下，再生沥青混合料的R_eve与N_f呈线性关系；当加载方向不相同时，再生沥青混合料的R_eve与N_f无法建立线性关系.

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