随着“一带一路”、“东北振兴”、“长江经济带”等国家重大战略的实施以及改革开放进程的不断推进,交通基础设施建设迅猛发展,在新时代已开启建设交通强国的新征程。沥青混凝土路面(柔性路面)作为我国道路路面的主要结构形式,由于其显著的粘弹特性,在车辆荷载与环境因素的综合作用下容易出现多种病害,如车辙、裂缝、路面松散等。温度裂缝、疲劳裂缝、反射裂缝等均与沥青混合料的断裂特性相关,实现沥青混合料的断裂特性可靠表征,对于改进沥青路面设计方法,保障路面结构安全运营,具有重要的理论及实际应用价值。现有针对沥青混合料的断裂特性表征方法主要包括两大类:理论分析方法(断裂力学、数值仿真等)和微观形态分析方法(数字图像相关、扫描电镜等)。理论分析方法需要依赖材料参数和边界条件的假定,无法真实的反映沥青混合料的断裂过程;微观形态分析方法无法实现材料内部损伤的实时监测。声发射(Acoustic Emission,AE)技术作为一种被动型无损检测方法,具有独特的优势,该技术具有很高的灵敏度,可以实现微米范围内不可见裂纹的有效检测,可以更真实可信的实时反映材料及结构内部损伤的动态变化。本文结合国家自然科学基金项目“季冻区沥青混凝土冻融循环损伤模型及细观特性研究”及吉林省科技厅重点科技研发项目“严寒地区生态绿色透水路面材料研究与应用”,考虑矿料级配、测试温度、纤维参数等因素对沥青混合料断裂过程及断裂模式的影响,提出了基于声发射参数的沥青混合料断裂特性表征方法。本文开展的具体研究工作如下:1、通过声发射技术实现了普通沥青混合料的断裂过程表征,研究了AC、SMA和OGFC三种矿料级配沥青混合料在间接拉伸荷载作用下的声发射参数随断裂过程的变化规律,分析了级配和最大公称粒径对沥青混合料断裂过程的影响。考虑了不同测试温度对沥青混合料断裂过程的影响,通过马歇尔试件的间接拉伸试验,明确了温度作用对不同矿料级配沥青混合料断裂过程中声发射参数变化的影响规律,并阐明了不同声发射参数及对应累计声发射参数对断裂过程的敏感程度,明确了不同矿料级配和温度对沥青混合料断裂过程的影响机理。2、基于声发射和数字图像相关技术(Digital Image Correlation,DIC),通过-10℃条件下的间接拉伸试验,研究了玻璃纤维、玄武岩纤维和钢纤维对沥青混合料低温抗裂性能的增强作用,并与对比组的普通沥青混合料进行了比较分析。获得了声发射参数(包括振幅、振铃计数、持续时间和上升时间及其对应的累计声发射参数)在沥青混合料间接拉伸破坏过程中的演变规律,实现了纤维增强沥青混合料与对比组混合料断裂过程的声学特性表征;分析了不同纤维类型、纤维长度对沥青混合料低温抗裂性能影响规律,阐明了纤维的增韧机理。与DIC测试获得的静态位移和应变结果进行了比较,明确了基于声发射参数的沥青混合料断裂特性表征的灵敏性和优越性。3、选用玻璃纤维、玄武岩纤维和钢纤维对沥青混合料进行改性,研究了常温(20℃)条件下纤维对沥青混合料抗压性能的增强效果,同时采用声发射技术实时监测试件损伤断裂过程。对比分析掺加不同种类、长度纤维的沥青混合料声发射参数(振幅、振铃计数及其对应的累计参数)变化趋势,明确了不同纤维种类及长度对改性沥青混合料抗压性能的影响程度,阐述了不同纤维的改性作用机理。同时,将声发射参数、荷载水平随时间的变化规律相结合,确定了不同纤维改性沥青混合料在常温受压条件下的损伤断裂阶段,为基于声学特性的沥青混合料破坏过程监测提供了依据。4、采用马歇尔击实法制备了SBS改性透水沥青混合料试件,基于声发射参数实现了透水沥青混合料压缩与间接拉伸的断裂过程表征及断裂模式识别。通过声发射参数(振幅、振铃计数、持续时间、能量和上升时间)及累计声发射参数和荷载水平随时间变化规律,分析了压缩和间接拉伸荷载作用下透水沥青混合料断裂过程的声发射参数变化规律,实现了透水沥青混合料断裂阶段划分及断裂过程表征。通过声发射参数计算得到的上升角度(RA值)和平均频率(AF值),采用RA-AF相关分析方法及k-medoids聚类,对透水沥青混合料的断裂模式(剪切裂缝和拉伸裂缝)进行了识别,阐明了透水沥青混合料在压缩和劈裂试验中的破坏机理。此外,明确了不同测试温度对透水沥青混合料试件损伤过程和断裂模式的影响。