铺面工程学（第2版）：变形累积特性解析

当沥青稠度低、加荷时间长或温度较高时，沥青混合料表现为弹-粘-塑性体，应力重复作用下将会出现较大数量的累积变形。

图5-29为一密实型沥青混合料经受重复三轴试验的结果。可由此看出，围压越大，塑性应变量越小；温度越高，塑性应变累积量越大。许多试验结果表明，在同一温度条件下，控制累积应变量的是总加荷时间，而不仅是重复作用次数；加荷频率以及应力循环间的停歇时间对累积应变-时间关系的影响都不大。

美国ME法（Mechanical-Empirical，力学-经验法）将沥青混合料永久变形分为3个阶段，如图5-30所示：阶段Ⅰ，初始阶段，主要是压密变形，混合料有明显的体积变化；阶段Ⅱ，稳定的变形速率，主要是剪切变形；阶段Ⅲ，变形加速阶段，剪切变形，混合料破坏。

图5-29　密实型沥青碎石混合料的塑性应变累积

图5-30　路面材料常见的重复荷载下永久变形特性

影响变形累积量的因素，除了温度、应力大小和加荷时间外，还同沥青、集料的情况有关。较低的沥青含量和较高的沥青劲度对减少混合料变形是有利的，有棱角的集料比圆形集料能提供较高的劲度，即塑性变形累积量较低。密级配沥青碎石，由于集料具有良好的级配特性，其变形累积量低于含沥青较多的沥青混凝土。压实的方法和程度会影响混合料的空隙率和结构，因而也会影响变形累积规律。此外侧限应力的大小也有影响，这可从图5-29中看出。

ME法建立的沥青混合料变形累积预估方程为：

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式中　εp——N次重复荷载作用下的累积塑性应变；

εr——沥青混合料的回弹应变，它是混合料性质、温度和加载时间率的函数；

N——重复荷载次数；

T——温度（华氏温度）；

k1——沥青层总厚度和计算点深度的函数，是对不同深度侧向压力的修正。

式中　depth——计算点的深度，in，1 in=25.4 mm；

Hac——沥青层的总厚度，in，1 in=25.4 mm。

沥青混合料的变形累积特性直接影响沥青路面的车辙大小，虽然国内外很多学者从不同角度对此进行了大量研究，相关的模型也有很多，但由于沥青混合料具有典型的黏弹塑性状，且其影响因素复杂，迄今为止它仍然是沥青路面领域的研究热点和难点。