由于機(jī)械和環(huán)境荷載，幾乎所有類型的瀝青加鋪層都會(huì)出現(xiàn)裂縫。由于裂縫導(dǎo)致水滲透，從而削弱了路面結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，并且會(huì)增加粗糙度。對(duì)于瀝青材料的裂紋擴(kuò)展行為進(jìn)行研究，來獲得更好的抗裂機(jī)理，有助于解決瀝青混凝土的開裂問題。

數(shù)字圖像相關(guān)（DIC）技術(shù)是一種光學(xué)測(cè)量技術(shù)，它通過分析物體表面的散斑圖案的變化來測(cè)量物體的變形、位移、應(yīng)變等參數(shù)。采用高速DIC技術(shù)對(duì)不同形狀的瀝青材料進(jìn)行三點(diǎn)彎曲斷裂試驗(yàn)，高速相機(jī)拍攝瀝青材料表面變形前后的數(shù)字散斑圖像，通過匹配變形前后圖像中對(duì)應(yīng)的圖像子區(qū)，獲取瀝青材料表面各點(diǎn)的位移，分析裂紋萌生和擴(kuò)展行為。

瀝青材料開裂高速DIC實(shí)驗(yàn)觀測(cè)

新拓三維XTDIC-STROBE三維高速動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)，數(shù)字圖像相關(guān)（DIC）技術(shù)與高速攝像機(jī)相結(jié)合，高速攝像機(jī)可采集成千上萬幀頻率的序列圖像，以捕捉快速變化的動(dòng)態(tài)過程，結(jié)合XTDA軟件可分析3D位移場(chǎng)、應(yīng)變場(chǎng)，幫助研發(fā)人員精準(zhǔn)驗(yàn)證結(jié)構(gòu)瀝青材料力學(xué)性能和抗裂特性。

DIC測(cè)試研究?jī)?nèi)容

彎沉是瀝青路面質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，它是瀝青路面負(fù)載力和綜合承載力的重要體現(xiàn)，反映了瀝青路面結(jié)構(gòu)的整體剛度和強(qiáng)度。一般而言，彎沉值越大，瀝青路面的塑性變形越大，剛度和抗疲勞能力就越小。

瀝青材料裂縫損傷是影響其承載力的潛在風(fēng)險(xiǎn)的重要指標(biāo)。通過預(yù)測(cè)和識(shí)別瀝青材料結(jié)構(gòu)的失效，從而提高結(jié)構(gòu)的安全性。

近年來巖土工程研究人員越來越關(guān)注裂縫損傷，三點(diǎn)彎曲測(cè)試根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)，常用于確定斷裂損傷研究中土體的斷裂韌性。

對(duì)瀝青材料進(jìn)行三點(diǎn)彎曲加載，分析裂紋擴(kuò)展情況，采用新拓三維XTDIC-STROBE三維高速動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)分析不同形狀、不同加載速率下的瀝青材料結(jié)構(gòu)的斷裂損傷特性。

瀝青材料試樣情況

對(duì)具有半圓形、長(zhǎng)方形兩種形狀的瀝青材料試件進(jìn)行三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)，并將新拓三維XTDIC-STROBE三維高速測(cè)量系統(tǒng)納入實(shí)驗(yàn)裝置，監(jiān)測(cè)裂紋演化、斷裂強(qiáng)度和斷裂損傷模式。

瀝青材料在力學(xué)特征上具有很強(qiáng)的溫度敏感性。試驗(yàn)前，將試樣保存于低溫箱中，分析在低溫環(huán)境下，瀝青試樣的脆性特性，以及在荷載作用下的斷裂破壞特性。

半圓形瀝青材料試件

長(zhǎng)方形瀝青材料試件

瀝青材料三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)

將瀝青材料試樣放置于三點(diǎn)彎曲加載試驗(yàn)機(jī)上，同時(shí)使用XTDIC-STROBE三維高速測(cè)量系統(tǒng)搭配的高速相機(jī)采集實(shí)驗(yàn)加載過程，實(shí)驗(yàn)后用DIC軟件分析高速相機(jī)試件加載過程的圖像數(shù)據(jù)信息。

半圓形試件1，高速相機(jī)采集幀率500幀；長(zhǎng)方形試件2，高速相機(jī)采集幀率100幀；半圓形、長(zhǎng)方形試件4、5，高速相機(jī)采集幀率50幀。

DIC軟件數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果

DIC軟件分析各個(gè)瀝青材料試件的位移、應(yīng)變?cè)茍D與裂尖裂縫開裂情況，可分析關(guān)鍵點(diǎn)裂紋水平擴(kuò)展量，并繪制了一個(gè)力-裂紋水平擴(kuò)展實(shí)時(shí)曲線。

半圓形試件1，DIC測(cè)試數(shù)據(jù)：

長(zhǎng)方形試件2，DIC測(cè)試數(shù)據(jù)：

半圓形試件3，DIC測(cè)試數(shù)據(jù)：

長(zhǎng)方形試件4，DIC測(cè)試數(shù)據(jù)：

新拓三維XTDIC-STROBE三維高速測(cè)量系統(tǒng)通過控制高速攝像機(jī)，實(shí)時(shí)記錄瀝青材料試件在加載過程中瞬態(tài)裂紋擴(kuò)展圖像，利用DIC計(jì)算獲得位移場(chǎng)、應(yīng)變場(chǎng)，可用于監(jiān)測(cè)試件表面開裂過程的長(zhǎng)度、寬度等，可自定義裂縫開裂路徑，精度可達(dá)微米級(jí)，揭示了瀝青材料試件裂紋形成區(qū)的萌生和擴(kuò)展變化機(jī)理。