带切口弯曲梁混凝土试验

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对于许多路面来说，在沥青面层施工之前，半刚性基层由于未养护好而产生了裂缝。这些微小裂缝在面层底部产生应力集中现象，在温度和荷载的反复作用之下，这些裂缝将反射至面层。为模拟该现象，设计了带切口弯曲梁试验，并引入断裂韧度JIC参数来评价材料的抗裂能力。

1、J积分的测试方法

　   其中L、B和W分别为试件的长宽高，a为初始裂纹长度，P为荷载，PS为破坏荷载，Up和Ue分别为塑性应变能和弹性应变能，ΔP和Δe分别为塑性变形和弹性变形。

其中U为形变功。对一定的P、Δ值，曲线下包围的面积即为形变功U，然后根据U、B、W即可求得相应的J。

为考虑温度对材料断裂参数的影响，采用了两个试验温度，0℃和- 12℃。M0、M0.1和M0.2三点弯曲试验。

以上计算的U为荷载达到极限值PS时的形变能，此时材料处于临界状态。定义材料处于临界状态的J积分为延性断裂韧度JIC，其值越大，说明材料的抗裂能力越大。JIC包括弹性部分Je和塑性部分Jp ，可通过相关公式计算。

2、带切口小梁弯曲试验结果分析

（1）纤维用量对JIC的影响分析

在沥青混合料中加入纤维之后，纤维通过与沥青、玛蹄脂的改善作用，最终提高了混合料的整体韧度，在裂缝扩展之前具有比较明显的屈服阶段，表现为延性断裂。在0℃和-12℃时，未加纤维的沥青混合料M0的JIC较小，并且大部分为弹性分量Je，其所占比例分别为74.9%和97.1%； 纤维用量为0.1%的沥青混合料M0.1和Je所占比例为35.7%和60.9%；纤维用量为0.2%的沥青混合料M0.2的Je所占比例为37.1%和36.8%。一般说来，J越大，材料的抗裂能力越大，而J中弹性分量Je和塑性分量Jp的比例也对其影响很大。因为构成Je的形变功是弹性功，以可逆形式存在于结构中，在裂纹扩展过程中将释放出来，助长裂纹开裂; 而构成Jp的是塑性功，消耗于塑性变形，为不可逆，对以后的裂纹扩展不构成威胁。故大的Je或大的Jp，均有可能得到大的J，但只有大的Jp，才有可能得到大的阻力曲线斜率dJ/da。本试验未测定材料的Jr阻力曲线，仅分析了起裂点的JIC，未能更好地说明纤维在混合料裂缝扩展过程的作用。但JIC已经很好地说明，纤维在沥青混合料中的阻裂作用非常明显。随着纤维用量的增加，JIC 增加较大，并且Jp所占比例越大，材料表现出更好地延性。

（2）温度对JIC的影响分析

温度影响沥青混凝土的劲度，温度越低，劲度越大，材料特征主要表现为弹性，断裂为脆性断裂。M0的JIC由0℃时的0.3853MP·mm，降至-12℃的0.2883MPa·mm，主要是由于Jp减少，-12℃时的Jp值几乎为0，材料几乎为完全弹性体。M0.1在温度降低过程中Je提高，Jp降低，因此Je所占比例明显提高，材料的韧性降低； M0.2当温度下降时，Je和Jp同时降低，但Jp仍保持较高的比例，材料起裂时仍具有明显的屈服阶段，表现为韧断。