基于渗透性的沥青路面预防性养护时机的超声波判定方法

1、 基于渗透性的沥青路面预防性养护时机的超声波判定方法专利技术说明书1、发明名称：基于渗透性的沥青路面预防性养护时机的超声波判定方法2、技术领域：本发明涉及一种沥青路面预防性养护时机的判定方法，属于交通运输领域。3、背景技术：路面预防性养护是一种养护理念，核心思想是在路面未出现病害甚至良好状态时就进行主动性养护，从而延缓路面病害发展过程，推迟养护中、大修或改建重建时间，延长道路使用寿命，节省养护费用。在预防性养护中，养护时机的确定是关键。目前，确定沥青路面预防性养护时机所依据的技术指标主要是沥青老化程度、路面渗透性、路面行车安全性能（主要包括抗滑性能与车辙程度）及路面破损情况等。其中路面渗水性能

2、是最重要的指标，因为大多数路面病害是由水直接或间接引起的。水的存在促进了路面裂缝等其它病害的发展，反过来其它病害的发展也会加剧路面的渗透性。路面渗透性与路面损伤程度有着显著的对应关系，但现有对沥青路面预防性养护时机的研究均未给出渗透性的定量标准。为此通过建立沥青混合料损伤-渗透性模型，发明了一种基于渗透性的沥青路面预防性养护时机的超声波判定方法。4、发明内容：（1）发明的目的：提出一种基于渗透性的沥青路面预防性养护时机的超声波判定方法。（2）要解决的技术问题为了实现上述目标，将解决以下主要问题：沥青混合料损伤-渗透性模型。沥青混合料损伤-超声波波速关系。沥青混合料渗透性-超声波波速关系。基于超

3、声波的沥青路面预防性养护时机的判定方法。5原理：(1)沥青混合料损伤的动模量表达。沥青路面的破坏可以用材料的内部损伤来刻画。损伤是与材料内部微观结构组织的改变相关联的，是物质内部结构的不可逆变化过程，损伤演变与塑性变形一样都会造成材料的不可逆能量耗散。用损伤力学理论分析材料破坏时，首先要选择恰当的损伤变量来描述材料的损伤状态。损伤变量表明了材料的损伤累积，表征了材料中所有微观缺陷演化的统计行为。故理想的损伤变量定义应该和微观缺陷的演化行为建立统计上的关系，这样有利于搞清材料内部结构演化的微观机理和材料特性之间的联系。根据Rabotnov经典损伤力学观点，假设材料内某单元体的表观面积为A，损伤形

4、成的面积为A*，有效面积为A，则损伤变量D为:(1)损伤发展是细观结构缺陷(如微裂纹、微孔隙等)萌生、扩展，最终汇合贯通的过程。当材料处于无损伤状态时，D=0;当材料处于完全损伤状态时，D=1；当材料处于不同程度的损伤状态时，0D0.22后,沥青混合料的渗透性快速增加，此时水很容易进入路面，加快路面破坏过程。为了维护路面的良好使用性能，可以以这一临界损伤值作为沥青路面龟裂等剪切损伤区预防性养护时机的判定依据。由式（11）知D二0.22对应的D二0.147。已u知通车前的超声波波速V及通车前所测芯样高度h和通车后所测芯样高度h，即可由式（14）得到D=0.147对应的超声波波速V的预防性养护时机判定阈值。u（2）路面拉裂型破损区预防性养护时机的判定。拉裂型损伤-渗透性模型如式（18）所示:k=2.94+0.00593(D-0.310)2+0.000745u相应的损伤-渗透性曲线如图2所示。3020100.1D0.20.27F图2k-D关系曲线u可见，当D0.2时，渗透系数变化很小；当D=0.2，渗透系数开始较快uu速增加，说明此时裂隙开始快速扩展；当D=0.27时，K将开始随D快速增加,uu说明此时裂隙的贯通开始加速。在沥青路面拉裂区，可取D二0.27作为预防性u养护时机的损伤