瀝青路面的疲勞破壞 - 你累了嗎?
疲勞開裂是最複雜的瀝青路面破壞樣態之一，且破壞原因並不都源於瀝青材料的效能，縱使依「最佳」的配比設計產製，加上完善的鋪築滾壓，但若設計厚度不足以承載預期的荷重，也無法避免疲勞開裂；也就是說，抵抗疲勞開裂，適切的鋪面結構(各層組成與總厚度)、材料配比、及完善的施工，三個方向缺一不能竟其功。
Google給Fatigue Cracking of asphalt pavement 的AI解釋：Fatigue cracking in asphalt pavement, often appearing as interconnected "~alligator cracking" (resembling alligator hide), is a structural failure caused by repeated traffic loads. It initiates at the bottom of the asphalt layer due to high tensile strain (bottom-up) or at the top from high-pressure tire loading (top-down), worsened by aged, brittle asphalt or weak, wet base materials. (瀝青路面疲勞開裂，通常以相互連接的「鱷魚皮狀裂縫」（形似鱷魚皮紋）呈現，是由反覆交通荷載引起的結構性破壞；此等開裂通常始於瀝青層底部，由高拉伸應變引起（自下而上開裂）；但也始於頂部，由高壓輪胎荷載引起（自上而下開裂）。老化、脆化的瀝青或強度低、潮濕的底層材料會加劇疲勞裂縫的產生。)
(可參「由上而下的鋪面開裂(Top Down Cracking)」)
瀝青路面的主要破壞是開裂，開裂的成因眾多且複雜，然，沿施工鋪築聯接面出現的「縱橫向開裂」，及沿車行方向固定間距出現的橫向開裂，則是兩種很容易判斷成因的開裂，前者是接縫處鋪築滾壓不當，而後者則是黏結料低溫抗裂能力不足，排除這兩種開裂，其餘的鋪面開裂可以統稱為「結構性的疲勞開裂」。
量測及評估(預測)疲勞開裂也是同樣累人的工作!
1. 量測瀝青路面疲勞開裂的方法
由檢測人員觀測路面狀況，發現裂縫時則仔細標出裂縫，如圖1所示。近年的數位影像技術，則可提高效率，如圖2。
2. 將測得裂縫分類以利分析
較先進的分析方法，是給定測試路段面座標系統，將測(拍)得裂縫數位化，再用一套標準邏輯程序計算開裂面積。一般數位化以後的開裂圖(Cracking Map)，如圖3所示，再將圖上的裂縫分為以下五類：[2]
- 輪跡內的橫向開裂；
- 輪跡外的橫向開裂；
- 輪跡內的緃向開裂；
- 輪跡外的縱向開裂；
- 開裂面，亦即緃橫相連的標準鱷魚皮紋疲勞開裂。
圖3、瀝青路面開裂量測採用的車道輪跡間與輪跡處標示(雙車道公路)
依據NCAT的相關研究經驗，緃向開裂(輪跡內外)及輪跡外的橫向開裂大都是「由上而下」的開裂(第2, 3, 4類)，傳統認定的疲勞開裂(由下而上)則是輪跡內的橫向開裂及緃橫相連的標準鱷魚皮紋疲勞開裂，也就是上述類類型中的第1和第5類。
計算開裂面積(車道開裂百分比)的方式詳參「量化路面開裂及高刨除料含量再生與溫拌瀝青的成效比對」依鋪面所在路段的重要性(風險)對應的開裂門檻值(車道開裂百分比)：州際公路(高)、主幹道(中)、支線道(低)、及地方道路(低)，分別為10%、20%、35%、及35%。(詳參「鋪面結構設計概要 - AASHTO力學經驗法」)
實驗室測得的瀝青混凝土疲勞行為
在實驗室量測材料的疲勞行為，符合大部份人經歷過在沒有工具的情況下折斷細鐵絲的經驗，「折彎的角度愈大，折斷所需的彎折次數愈少」「稍粗的鐵絲很難折斷，因為折彎的角度不夠大」；這種疲勞開裂的材料法則，對瀝青混凝土而言，可以數學式描述如下：
美國瀝青協會出版的路面厚度設計手冊(AI MS-1)，即以瀝青層底部的張應變，採用下式評估由下而上的疲勞開裂：
實驗室執行的瀝青混凝土疲勞試驗，詳參「超級鋪面配比設計法中的混合料成效試驗」
在現代鋪面結構設計詳盡考慮材料的疲勞行為
將材料法則(力學)與實際路面成效(經驗)綜合融入鋪面結構設計中，是現代鋪面結構設計法(AASHTO力學-經驗法)的重要原則，方法流程則採先確定路面結構應力的物理成因，再根據實際路面成效進行校準，前者是力學而後者則是經驗。從輸入的交通荷重或溫度雨雪量變化狀況，搭配基本材料法則(material law)計算鋪面反應(pavement response)，將複雜的交通荷載以每小時、每月和每年的變化疊加在材料和氣候的變化上，以更真實地反映路面的服務方式。
MEPDG指力學經驗法鋪面設計手冊(Mechanistic – Empirical Pavement Design Guide: A Manual of Practice)；PMED (Pavement Mechanistic - Experience Design)是搭配的軟體。設計流程中所謂「設計界值(design criteria)主要區分為兩類輸入參數，一類是鋪面破壞門檻值(distress threshold value)參數，另一類是與可靠度(reliability)相關的參數。鋪面破壞門檻值也稱為「成效界值(performance criteria)」、「設計界值(design criteria)」、或「破壞界值(failure criteria)」。對柔性鋪面而言，鋪面破壞門檻值參數有下列5種，如表1所示，表中也列出一般建議的界值。PMED軟體依設計流程，將選試鋪面結構相關參數輸入後，計算預估成效值與表1中的設計界值比較，供設計者判斷可否接受；因此，破壞門檻值應與單位鋪面管理系統(PMS)中的門檻值相符。
除了表1中顯示的兩種疲勞開裂模式外，鋪面的疲勞開裂也呈現在平坦度的變化中，PMED軟體中採用的平坦度衰降公式為：
式中的FCTotal 即為疲勞開裂面積。
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