沥青混凝 土疲劳损伤 自愈合行为研 究进展 (3) 自愈合理论 与行为方程 曹林辉 ，孙大权，粱果，张立文 (同济大学道路与交通工程教育部重点实验室 ，上海 201804) 摘要：自沥青混凝土具有疲劳损伤 自愈合能力得到试验和实践验证以来，白愈合理论与 行为方程成为研究重点。但由于沥青混凝土自愈合行为的复杂性，其理论研究多停留于基于 宏观表现认知的推测，只是近年来才取得一些进展，主要形成了基于裂缝表面能、裂缝表面 分子扩散和沥青毛细流动的三种沥青混凝土疲劳损伤 自愈合理论，并建立了各 自的行为方 程。本研究评述了三种沥青混凝土疲劳损伤 自愈合理论的科学基础、建立方法和研究发展， 分析 了不 同理论和行为方程的适用条件 。 关键词 ：沥青 沥青混凝 土 疲 劳损伤 自愈合 理论模型 沥青混凝土疲劳损伤是指重复荷载作用下其 力学性 能衰减 的过程 ，表现为疲劳微裂纹 的萌 生、发展 ，汇集成宏观裂缝直至破坏 的历程。而 自愈合 (Self—Healing)通常是疲劳损伤的逆过 程 ，即裂缝的主动愈合而使其力学性能的恢复 。 大量的关于沥青混凝土疲劳寿命与加载间歇时间 关系以及室 内测试 结果 与现场路面性能之间 的 “转移系数” 等研究已经充分证实了沥青混凝 土 具有疲劳损伤 自愈合潜在能力。 沥青混凝土疲劳损伤自愈行为不仅影响其裂 缝产生与发展及疲劳寿命 ，也是建立室内外疲劳 性能关 系、确定 沥青路面设计方法 中的 “转 移 系数”的基础。但沥青混凝 土疲劳损伤 自愈行 为极其复杂 ，不仅决定于材料组成与结构 ，同时 受到温度循环、间歇时 间、损伤程 度等因素影 响。在对沥青混凝土疲劳损伤 自愈行为宏观表现 充分认知的基础上 ，研究沥青混凝土疲劳损伤 自 愈合机理并建立行为方程 ，对于准确表征沥青混 凝土 自愈合行为 、研发增强沥青混凝土 自愈合能 力技术具有重要理论价值。为此 ，国内外学者试 图基于裂缝表 面能理 论、裂缝表面分子扩散理 论 、沥青毛细流动理论 ，揭示沥青混凝土疲劳损 伤 自愈合行为，并建立相应的行为方程。 1 基于裂缝表面能的沥青混凝土疲劳损伤 自愈 合行为理论与方程 基于裂缝表面能理论，沥青混凝土的疲劳开 裂和愈合表现为混凝土中裂缝表面积的变化。对 于疲劳开裂过程 ，Schapery…提 出的断裂力学基 本法则 ： 2Ff=ERDf(t) (1) 式中 ： ——裂缝表面的表面能密度 (FL )； E ——参考模量 (通 常可取 1．0)，可以 将粘弹性材料转化成等效 的线 弹 性材料 。 Df(t)——t 时 材 料 的 拉 伸 蠕 变 柔 量 (F L2)，t 为裂纹扩展长度 为 对应 的时 间 ； _，——粘弹性 积分 ，也即是相邻拉伸 荷载周期间产生单位面积裂纹 的 耗散能改变量 (FL )。 式 (1)是根据能量守恒定律，将拉伸蠕变 的耗散能变量转化成新裂纹的表面能。而愈合过

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