截至2019年，我國公路總里程已達(dá)484.65萬公里，高速公路達(dá)14.26萬公里，居世界第一。但已建高等級公路的設(shè)計年限和標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家，造成后續(xù)養(yǎng)護(hù)和改擴(kuò)建任務(wù)繁重。
相對水泥而言，瀝青后期維護(hù)成本較低，可反復(fù)利用，其能耗和資源利用率更高?；诠菲焚|(zhì)提升，以及避免因水泥公路后期大量繁重的大修，都將進(jìn)一步刺激瀝青公路建設(shè)需求。
瀝青路面材料性能評價
伴隨著交通量的迅猛增長、車輛大型化及超載嚴(yán)重，瀝青路面早期損壞、使用壽命縮短等現(xiàn)象日益嚴(yán)峻。如何改進(jìn)瀝青及瀝青混合料的材料特性，以保證其路用性能，如何完善瀝青路面材料與結(jié)構(gòu)的設(shè)計、方法及試驗(yàn)檢測技術(shù)，深受業(yè)界關(guān)注。
對于瀝青路面的早期病害防治，不論是道路材料性能的提升，還是瀝青路面結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，都要進(jìn)行相應(yīng)的道路工程的室內(nèi)試驗(yàn)。
DIC三維光學(xué)測量解決方案
瀝青混合料的單軸壓縮試驗(yàn)是評價路面材料性能的重要方式，其測量結(jié)果的準(zhǔn)確度，直接影響到路面結(jié)構(gòu)及材料設(shè)計的準(zhǔn)確性，從而影響瀝青路面的實(shí)際使用性能。
某交通科學(xué)研究院擬采用新拓三維XTDIC三維全場應(yīng)變測量分析系統(tǒng)，研究瀝青結(jié)構(gòu)件在壓縮試驗(yàn)機(jī)循環(huán)加載作用下，結(jié)構(gòu)件表面的位移場和應(yīng)變場的分布，并與位移計的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，驗(yàn)證XTDIC測量系統(tǒng)的測試精度。
試驗(yàn)過程數(shù)據(jù)采集
本實(shí)驗(yàn)分為兩部分進(jìn)行：
1）利用XTDIC系統(tǒng)進(jìn)行疲勞加載過程的圖像采集，并計算被測件表面位移場和應(yīng)變場；
2）利用標(biāo)志點(diǎn)檢測技術(shù)，在位移計兩端粘貼標(biāo)志點(diǎn)，在試驗(yàn)機(jī)分析加載過程中，XTDIC測量系統(tǒng)計算兩點(diǎn)間的距離變化量，并與位移計數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行比對，從而達(dá)到驗(yàn)證XTDIC測量系統(tǒng)精度的目的。
1、位移與應(yīng)變測量
試樣直徑約200mm，高約200mm。在實(shí)驗(yàn)過程中，試驗(yàn)機(jī)分別以1HZ，0.5HZ，0.2HZ的頻率進(jìn)行加載，且每個頻率下進(jìn)行一定周期的往復(fù)循環(huán)加載，XTDIC測量系統(tǒng)以20幀速率進(jìn)行持續(xù)采集，并計算出被測表面位移場和應(yīng)變場。
位移場計算：
應(yīng)變場計算：
選取試件采集圖像7mm的距離位置，繪制點(diǎn)點(diǎn)變化率（線應(yīng)變）曲線，可以看出三個加載階段明顯的區(qū)分、規(guī)律趨勢。
2、位移計比對試驗(yàn)
瀝青混合料試驗(yàn)件放在試驗(yàn)機(jī)內(nèi)，連接位移計，位移計量程2mm，精度約0.001mm。放下玻璃罩，進(jìn)行往復(fù)循環(huán)加載，通過位移計反饋的數(shù)據(jù)，將整體應(yīng)變控制在75到125個微應(yīng)變。
在實(shí)驗(yàn)中，在大致7mm標(biāo)距段上粘貼標(biāo)志點(diǎn)，試驗(yàn)機(jī)分別以1HZ和0.2HZ進(jìn)行加載實(shí)驗(yàn)，位移計分別以50HZ和10HZ進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；新拓三維XTDIC測量系統(tǒng)以20幀的頻率進(jìn)行采集，提取點(diǎn)點(diǎn)距離的變化量，以時間軸為基礎(chǔ)與位移計數(shù)值進(jìn)行比較，如圖所示。
1HZ比較：
0.2HZ比較：
以層狀體系理論為基礎(chǔ)的瀝青路面設(shè)計，各結(jié)構(gòu)層材料抗壓回彈模量值的大小是非常關(guān)鍵的。本次試驗(yàn)采用新拓三維XTDIC測量系統(tǒng)進(jìn)行全場位移、應(yīng)變測量，通過在不同加載頻率下，測量對壓縮變形動態(tài)模量的影響，測量數(shù)據(jù)對路面設(shè)計模量動態(tài)參數(shù)的選擇具有借鑒意義。
根據(jù)應(yīng)變計與DIC技術(shù)采集的應(yīng)變進(jìn)行比較，可以看出，XTDIC測量系統(tǒng)位移測試結(jié)果與位移計測試結(jié)果趨勢相同、基本一致，且XTDIC測量系統(tǒng)能同時采集某一個點(diǎn)或者某一區(qū)域的各個方向的位移和應(yīng)變，這是應(yīng)變計所不具有的測量優(yōu)勢。