综论沥青的疲劳损伤自愈合行为:理论研究,评价方法,影响因素,数值模拟

沥青混凝土是常见的筑路材料之一,沥青路面以其行车舒适、低噪声、耐磨耗等优势被广泛应用于我国高等级公路。在车辆荷载及环境温度的反复作用下,沥青路面易产生疲劳损伤,若未及时察觉,疲劳损伤会不断累积汇集产生裂缝,降低路面的使用寿命,危及行车安全。与此同时,研究者通过试验发现,在一定条件下,沥青混凝土具有强度恢复及裂缝自修复能力,这种自愈合能力与胶结料沥青有较大关系。因此,为延长沥青路面使用寿命,降低运营过程中的养护成本,沥青的自愈合特性成为近年来国内外研究的热点问题。研究者结合室内试验与现代物相技术,提出基于力学、能量角度的沥青疲劳损伤自愈合评价指标,研究了沥青化学组成、改性剂、外界环境及加载方式等因素的影响,并试图借助宏观、微观理论解释沥青疲劳损伤愈合的过程。目前,关于沥青疲劳损伤愈合的评价方法、评价指标的有效性及理论模型的适用性尚未有定论,仍需进一步探索。基于上述问题,研究者对沥青疲劳损伤自愈合行为及相关理论开展进一步研究。研究结果表明,宏微观力学、分子扩散等理论可从一定程度上解释沥青疲劳损伤强度恢复行为和微观界面愈合行为。将沥青剪切、断裂试验和现代物相技术等作为研究方法,采用力学、能量等指标可从不同角度对沥青的自愈特性进行评价。同时采用疲劳损伤愈合行为方程及分子动力学模拟作为愈合过程数值模拟,将基本理论方程与分子尺度模拟结合,对沥青宏观及微观愈合行为进行数值表征,研究结果为其演化机制及特性描述提供参考。本文参考国内外研究成果,综述了沥青疲劳损伤自愈合特性的研究现状,其中包括沥青自愈合行为理论、沥青疲劳损伤自愈合能力评价方法及指标、沥青疲劳损伤自愈合特性影响因素、沥青疲劳损伤自愈合行为数值表征,最后展望了其未来的研究方向。