(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210379050.X (22)申请日 2022.04.12 (71)申请人 中南大学 地址 410075 湖南省长 沙市天心区韶山 南 路22号 (72)发明人 宋卫民　吴昊　 (74)专利代理 机构 北京和联顺知识产权代理有 限公司 1 1621 专利代理师 姬强 (51)Int.Cl. G01N 3/08(2006.01) G01N 3/24(2006.01) G01N 3/02(2006.01) (54)发明名称 一种基于能量法测定沥青混凝土II型断裂 韧度的方法 (57)摘要 本发明专利公开了一种基于能量法测定沥 青混凝土II型断裂韧度的方法， 具体涉及公路工 程技术领域。 包括如下步骤： 制作试件一和试件 二， 试件一上对称设有切口； 对试件一进行单边 对称加载试验； 对试件二进行抗压强度试验； 获 取荷载‑位移曲线： 对试件一和试件二的加载试 验均为位移控制， 通过试验机记录试件一和试件 二的荷载和位移数据； II型断裂韧度的求解； 根 据获取的荷载 ‑位移曲线， 件一和试件二的耗散 能之差即为试件一 Ⅱ型断裂的剪切耗散能； 根据 剪切耗散能等效的原理， 可 以确定对应的荷载， 进而求得 Ⅱ型断裂韧度。 采用本发 明技术方案解 决了现有技术缺乏对沥青混凝土II型断裂进行 有效测定的问题， 可用于测定计算沥青混凝土II 型断裂的耗散能。 权利要求书1页 说明书4页 附图6页 CN 114813339 A 2022.07.29 CN 114813339 A 1.一种基于能量法测定沥青混凝 土II型断裂韧度的方法， 其特 征在于： 包括如下步骤： S1、 试件制备： 按照沥青混凝土的配合比制作试件一和试件二， 试件一的宽度(2w)、 高 度(2h)、 厚度(t)分别是150mm、 80mm、 40mm， 试件一沿宽度方向上对称设有切口， 切口的宽 度、 长度、 半韧带长度(2a)分别为1.5mm、 20mm、 40mm， 试件二的宽度(w)、 高度(2h)、 厚度(t) 分别是75mm、 80mm、 40mm； S2、 试件加载 试验： 对试件一进行 单边对称加载 试验； 对试件二进行抗压强度试验； S3、 获取荷载 ‑位移曲线： 对试件一和试件二的加载试验均为位移控制， 加载速率为 0.5mm/min， 通过试验机能够记录试件一和试件二的荷载和位移数据， 直至试件一 或试件二 破坏； S4、 II型断裂韧度的求 解： 其中， KII为II型应力强度 因子， 代表了II型断裂的韧度； σ 为裂缝II型开裂时试件一所 施加的荷载； h、 w和a的含义与步骤S1相同； 试件一的破坏包括剪切破坏和受压破坏， 试件二 只有受压破坏， 根据步骤S 3获取的荷载 ‑位移曲线， 试件一和试件二的耗散能之差 即为试件 一Ⅱ型断裂的剪切耗散能； 根据剪切耗散能等效的原理， 可以确定对应的荷载， 进而求得 Ⅱ 型断裂韧度。 2.根据权利要求1所述的一种基于能量法测定沥青混凝土II型断裂韧度的方法， 其特 征在于： 所述 Ⅱ型断裂韧度的计算方法如下： 在步骤S 3获取的荷载 ‑位移曲线找到与试件一 和试件二的耗散能之差相同耗散能的对应点A， 并如下计算公式得 出Ⅱ型断裂韧度： 其中FA为点位A为对应的荷载， σ 为断裂韧度， w和t的含义与步骤S1相同。 3.根据权利要求1所述的一种基于能量法测定沥青混凝土II型断裂韧度的方法， 其特 征在于： 步骤S1中试件一和试件二尺寸满足如下关系： 2h≥80mm、 w≥40mm、 30mm≤t≤60mm， h≥a。 4.根据权利要求1所述的一种基于能量法测定沥青混凝土II型断裂韧度的方法， 其特 征在于： 步骤S2中试件一 或试件二分别与对应试验装置的输出端之 间放置两块表面光滑的 钢块。 5.根据权利要求3所述的一种基于能量法测定沥青混凝土II型断裂韧度的方法， 其特 征在于： 每块所述钢块与试件一或试件二之间均设有聚四氟乙烯薄片。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114813339 A 2一种基于能量法测定沥青混凝土I I型断裂韧度的方 法 技术领域 [0001]本发明涉及公路工程技术领域， 特别涉及一种基于能量法测定沥青混凝土II型断 裂韧度的方法。 背景技术 [0002]沥青混凝土路面在我国的高等级路面中占据90％以上， 是我国高等级公路路面的 主要形式。 沥青混凝土在荷载与环境耦合作用下性能会产生劣化， 易产生各种各样的裂缝； 其中低温开裂已成为沥青混凝土路面的一种主要病害。 断裂力学是一门研究材料和结构的 断裂性能、 损伤破坏的学科， 其从裂缝尖端应力场出发对裂纹的发生和发展规律进 行研究； 利用断裂力学来研究沥青混凝 土的开裂行为是一种可 行的手段。 [0003]按照引起沥 青路面开裂原因的不同， 路面裂缝一般分为拉伸破坏( Ⅰ型断裂)、 剪切 破坏(Ⅱ型断裂)、 扭剪破坏( Ⅲ型断裂)。 I型、 II型以及I ‑II复合断裂是路面断裂的主要形 式。 目前对I型断裂和I ‑II型复合断裂的研究较多， 纯II型断裂的研 究目前还较少。 设计一 种原理可靠、 方法简单的测试 方法有利于明确沥青混凝 土II型断裂的性质。 发明内容 [0004]本发明意在提供一种基于能量法测定沥 青混凝土II型断裂韧度的方法， 解决了现 有技术缺乏对沥青混凝 土II型断裂进行有效测定的问题。 [0005]为了达到上述目的， 本发明的技术方案如下： 一种基于能量法测定沥青混凝土II 型断裂韧度的方法， 包括如下步骤： [0006]S1、 试件制备： 按照沥青混凝土的配合比制作试件一和试件二， 试件一的宽度 (2w)、 高度(2h)、 厚度(t)分别是150mm、 80mm、 40mm， 试件一沿宽度方向上对称设有切口， 切 口的宽度、 长度、 半韧带长度(2a)分别为1.5mm、 2 0mm、 40mm， 试件二的宽度(w)、 高度(2 h)、 厚 度(t)分别是 75mm、 80mm、 40mm； [0007]S2、 试件加载试验： 对试件一进行单边对称加载试验； 对试件二进行抗压强度试 验； [0008]S3、 获取荷载 ‑位移曲线： 对试件一和 试件二的加载试验均为位移控制， 加载速率 为0.5mm/min， 通过试验机能够记录试件一和试件二的荷载和位移数据， 直至试件一 或试件 二破坏； [0009]S4、 II型断裂韧度的求 解： [0010] [0011]其中， KII为II型应力强度因子， 代表了II型断裂的韧度； σ 为裂缝II型开裂时试件 一所施加的荷载； h、 w和a的含义与步骤S1相同； 试件一的破坏包括剪切破坏和受压破坏， 试说　明　书 1/4 页 3 CN 114813339 A 3