[發(fā)明專利]道路瀝青混合料界面粘結(jié)性能的測試方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410173826.8
• 申請日: 2014-04-28
• 公開（公告）號: CN103900957A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王嵐;邢永明;陳剛;胡江三;崔亞楠
• 申請（專利權(quán)）人: 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N19/04
• 分類號: G01N19/04
• 代理公司: 西安智萃知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 61221
• 代理人: 李炳輝

1.道路瀝青混合料界面粘結(jié)性能的測試方法，其特征在于：是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

a．用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀對瀝青混合料進(jìn)行制樣；

b．將成型的瀝青混合料試樣切割成半圓試件；

c．對半圓試件進(jìn)行水凍融測試和鹽凍融測試

c.1?鹽凍時除冰鹽濃度為2%~6%，

c.2?冰凍溫度為-10℃~-30℃，

c.3?凍融循環(huán)次數(shù)為10~25次；

d．對半圓試件進(jìn)行溫度老化測試；

e．對半圓試件進(jìn)行壓力老化測試；

f．對半圓試件進(jìn)行紫外線老化測試；

g．對半圓試件進(jìn)行預(yù)切口；

h.?在半圓試件表面噴制散斑；

i．對半圓試件進(jìn)行三點(diǎn)彎曲測試，同時用Vic-3D圖像采集系統(tǒng)對半圓試件在加載過程中瀝青與骨料界面及裂尖區(qū)域的變形場圖像進(jìn)行采集；

j．瀝青與骨料界面粘結(jié)性能的確定；

k.?將各種瀝青混合料在不同條件下的界面粘結(jié)性能指標(biāo)進(jìn)行對比，以選定適合不同氣候環(huán)境下使用的瀝青路面材料及級配類型。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的道路瀝青混合料界面粘結(jié)性能的測試方法，其特征在于：

a．依照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG?E20—2011)用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀對瀝青混合料進(jìn)行制樣

a.1?制備相同級配的普通瀝青混合料、橡膠粉改性瀝青混合料、復(fù)合膠粉改性瀝青混合料和SBS改性瀝青混合料，

a.2?用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀成型直徑為100mm、高度為160mm的圓柱形試件，

a.3?旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀旋轉(zhuǎn)角度為1.16°，垂直壓力為?600kPa，旋轉(zhuǎn)速率為?30r/min；

b．將成型的瀝青混合料試樣切割成半圓試件

b.1?為得到不同厚度的試件，選擇厚度為1mm、5mm、10mm、20mm、40mm的墊片，

b.2用切割刀鋸將高為160mm的圓柱形試件切成兩個高度為80mm的圓柱形試件，

b.3?將高度為80mm的圓柱形試件豎直放置，用切割刀片將圓柱形試件切成兩個半圓試件，

b.4?將高度為80mm的半圓試件切成兩個厚度為25mm的小半圓試件，切割時注意從有切割面一側(cè)向另一側(cè)切割，最后將旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試件兩端部分棄掉；

c．對半圓試件進(jìn)行水凍融測試和鹽凍融測試

c.1配制濃度分別為2%、4%、6%除冰鹽溶液，將配置好的除冰鹽溶液與清水各備一份，

c.2?將半圓試件放入可封閉的容器中，分別注入四種濃度的除冰鹽溶液和清水，溶液應(yīng)漫過試件，并進(jìn)行封閉，

c.3?將封閉好的試件放入凍融箱內(nèi)，將冰凍溫度設(shè)置為測試需要的目標(biāo)溫度-20℃，待低溫箱顯示目標(biāo)溫度開始計時，持續(xù)冰凍2小時保證試件內(nèi)部溫度下降到設(shè)定目標(biāo)溫度，

c.4將試件取出放入室溫條件下的水浴中，將水浴緩慢升溫至60℃后再持續(xù)融化2小時，至此一個凍融循環(huán)完成，按照以上步驟重復(fù)進(jìn)行鹽凍及水凍循環(huán)測試，直至達(dá)到目標(biāo)循環(huán)次數(shù)15次，

c.5?將進(jìn)行15次凍融循環(huán)后的半圓試件取出備用；

d．對半圓試件進(jìn)行溫度老化測試

d.1?將拌合好的混合料按照松鋪厚度21?kg/m³~22kg/m³.均勻攤鋪在試樣盤中，放入135℃的烘箱內(nèi)，連續(xù)加熱4小時，在加熱過程中每間隔1小時用鏟在試樣盤中翻拌混合料一次，4小時后從烘箱中取出混合料做規(guī)定性能測試；

d.2利用延時烘箱加熱法進(jìn)行瀝青混合料長期老化，

d.2.1將經(jīng)過短期老化后成型的瀝青混合料半圓試件置于試樣臺上，放入85℃烘箱中強(qiáng)制通風(fēng)條件下恒溫120小時，

d.2.2?在不移動試樣的狀態(tài)下，打開烘箱門自動冷卻至室溫，

d.2.3?將溫度老化后的瀝青混合料半圓試件取出備用；

e．對半圓試件進(jìn)行壓力老化測試

e.1?選擇壓力老化溫度為90℃，按壓力老化試驗(yàn)機(jī)“START”鍵選擇“COOL”，按“START”鍵屏幕顯示“preheat?to?85?please?wait”此時將試樣架置于容器內(nèi)，不含試件，進(jìn)行容器預(yù)熱，

e.2?系統(tǒng)預(yù)熱溫度達(dá)到85℃后，提示“please?complete?load?sample”打開容器，放好試件，擰好螺栓，

e.3?當(dāng)預(yù)熱溫度等條件滿足后，系統(tǒng)開始加壓，

e.4?達(dá)到預(yù)定壓力后，瀝青混合料開始進(jìn)行壓力老化，20小時后系統(tǒng)自動卸壓，壓力老化完成，

e.5?老化后在不移動試樣的狀態(tài)下，打開壓力老化試驗(yàn)機(jī)使試件自動冷卻至室溫；

f．對半圓試件進(jìn)行紫外線老化測試；

f.1將波長范圍為315~400nm，40W的UVA-340nm反射型黑光高壓汞燈放置在一個密閉箱內(nèi)，由于燈管溫度可以達(dá)到800℃，燈管周圍溫度可以達(dá)到80℃，因此可通過距離控制試件溫度，根據(jù)當(dāng)?shù)貧鉁厍闆r，測試設(shè)定為60℃，設(shè)定試件位于距離燈管20cm處，

f.2?連續(xù)對瀝青混合料半圓試件進(jìn)行紫外線老化39天，相當(dāng)于室外自然老化5年，

f.3?將紫外線老化的瀝青混合料半圓試件取出備用；

g．對半圓試件進(jìn)行預(yù)切口

g.1?分別在半圓試件上標(biāo)出1cm、2cm、3cm長直線，便于控制預(yù)切口長度，

g.2?用夾具將瀝青混合料半圓試件進(jìn)行固定，

g.3?用角磨機(jī)將半圓試件按標(biāo)定長度進(jìn)行預(yù)切口；

h．在半圓試件表面噴制散斑

h.1?為防止試件表面所制散斑反光，噴制散斑時必須采用啞光漆將NO.1007?啞光白噴漆常溫下放置一段時間，使瓶內(nèi)漆溫度均勻，然后充分搖晃使瓶內(nèi)油漆密度均勻，

h.2?將備好的黑色紙片和半圓試件并排放于地上，將白色啞光漆噴于黑色紙片上，不斷調(diào)整所噴白漆到黑色紙片的高度與距離從而調(diào)節(jié)漆的顆粒大小與疏密程度，噴漆密度應(yīng)在保證能夠看清瀝青與骨料界面的情況下盡可能的大，

h.3?保持相同距離與高度將漆噴到半圓試件上，為防止試件表面漆未干而發(fā)生流漆，噴好后先保持半圓試件不動；

i.?對半圓試件進(jìn)行三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)，同時利用Vic-3D圖像采集系統(tǒng)對半圓試件加載過程中界面區(qū)域變形場散斑圖像進(jìn)行采集

i.1?調(diào)整試驗(yàn)儀器支座距離，使兩支座間距離為80mm，將半圓試件取出對稱安放在支座上，將試件噴有散斑的一側(cè)放于正面，并將加載點(diǎn)壓頭與試件上表面剛好接觸，

i.2?啟動Vic-3D軟件，同時開啟圖像采集系統(tǒng)，兩臺相同的CCD相機(jī)同時進(jìn)行圖像采集，系統(tǒng)同時顯示兩臺相機(jī)傳輸畫面，

i.3通過觀察系統(tǒng)屏幕上的試件圖像分別對兩臺CCD相機(jī)的焦距及補(bǔ)充光源的亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)，直到圖像在屏幕上顯示最清晰，曝光度符合要求，即屏幕上的試件表面散斑沒有反光點(diǎn)，

i.4?對相機(jī)參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)計算，

i.4.1?使用帶有固定距離的點(diǎn)陣校準(zhǔn)板拍攝校準(zhǔn)圖片，校準(zhǔn)板大小根據(jù)試件尺寸進(jìn)行選擇，與試件大小相當(dāng)，將校準(zhǔn)板置于支座上半圓試件之前，用兩臺CCD相機(jī)同時從不同角度對校準(zhǔn)板進(jìn)行拍攝，獲取多張校準(zhǔn)圖片，

i.4.2?在Vic-3D系統(tǒng)軟件主工具欄中點(diǎn)擊“校準(zhǔn)”按鈕，選擇所拍攝的校準(zhǔn)圖片，點(diǎn)擊“分析”按鈕進(jìn)行分析，Vic-3D軟件提取每一張校準(zhǔn)圖片點(diǎn)陣中圓點(diǎn)的中心，所有校準(zhǔn)圖片都是在完成圓點(diǎn)中心提取之后，自動開始進(jìn)行校準(zhǔn)計算，

i.4.3?校準(zhǔn)計算完成之后會有一個評估分?jǐn)?shù)顯示在校準(zhǔn)窗口的右下方，如果計算的評估分?jǐn)?shù)大于最佳值，任何偏離最佳值的圖片都要被剔除掉，然后自動重新進(jìn)行校準(zhǔn)計算，直到符合要求，然后點(diǎn)擊“接受”按鈕確定接受校準(zhǔn)計算的結(jié)果，

i.5?在加載試驗(yàn)儀器控制電腦中輸入相應(yīng)測試試件參數(shù)，調(diào)整試驗(yàn)儀器加載速率為1mm/min，

i.6?點(diǎn)擊開始加載，使加載裝置以1mm/min的加載速率進(jìn)行測試加載，使用Vic-3D軟件的圖像采集系統(tǒng)同時對試件加載過程進(jìn)行實(shí)時圖像采集，

i.7?對采集的散斑圖像進(jìn)行保存，對三點(diǎn)彎測試荷載-位移曲線及相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存；

j．瀝青與骨料界面粘結(jié)性能的確定

j.1?斷裂能確定，利用各種瀝青混合料在不同條件下的半圓彎曲實(shí)驗(yàn)荷載與位移曲線，計算界面裂縫起裂即裂紋擴(kuò)展1mm時荷載~位移曲線下的面積，得到試件破壞時混合料所吸收的能量，即斷裂能，

j.2?斷裂韌性確定，利用斷裂力學(xué)公式計算瀝青與骨料界面斷裂韌性；

k.?將各種瀝青混合料在不同條件下的界面粘結(jié)性能指標(biāo)進(jìn)行對比，以選定適合不同氣候環(huán)境下使用的瀝青路面材料及級配類型

k.1以上測試可采用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計，考察多因素多水平影響，并對測試結(jié)果進(jìn)行計算分析，以減少測試次數(shù)，縮短測試周期，測試因素選擇冰凍溫度、除冰鹽濃度、凍融循環(huán)次數(shù)三個；每一因素對應(yīng)四個水平，冰凍溫度為-10℃、-20℃、-25℃、-30℃，除冰鹽濃度為0、2%、4%、6%，凍融循環(huán)次數(shù)為10、15、20、25次，

k.2?將測試得到的指標(biāo)進(jìn)行極差分析，直觀地觀測界面粘結(jié)性能指標(biāo)隨各因素的變化趨勢，

k.3?將測試得到的指標(biāo)進(jìn)行方差分析，用F檢驗(yàn)法對正交試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，判斷因素水平對考察指標(biāo)影響的顯著性，

k.4?將不同瀝青混合料凍融循環(huán)及老化前后的試樣界面粘結(jié)性能指標(biāo)進(jìn)行對比，推斷不同影響因素對界面力學(xué)性能的影響規(guī)律，確定適宜的瀝青路面材料及級配類型。