[發明專利]道路瀝青混合料界面粘結性能的測試方法

有效

• 申請號: 201410173826.8
• 申請日: 2014-04-28
• 公開（公告）號: CN103900957A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 王嵐;邢永明;陳剛;胡江三;崔亞楠
• 申請（專利權）人: 內蒙古工業大學
• 主分類號: G01N19/04
• 分類號: G01N19/04
• 代理公司: 西安智萃知識產權代理有限公司 61221
• 代理人: 李炳輝

技術領域

本發明涉及材料粘結性能的測試方法，具體是瀝青混合料界面粘結性能的測試方法。包括普通瀝青及改性瀝青混合料在旋轉薄膜烘箱老化、壓力老化、紫外線老化、水凍及除冰鹽侵蝕凍融循環作用下的瀝青與骨料界面斷裂能、斷裂韌性指標的測試。屬于道路施工領域。

背景技術

瀝青混合料是鋪筑瀝青路面的基本材料，瀝青與骨料的界面粘結性能直接影響著瀝青路面的使用性能與使用壽命。瀝青混合料是一種復雜的多相、多尺度非均質的顆粒增強復合材料，由瀝青膠結料、骨料組成，其各成分尺度從微米到厘米不等。瀝青路面的性能主要取決于瀝青膠結料與骨料間的界面粘結性能以及瀝青膠結料自身性質。

寒冷地區瀝青路面在荷載、老化作用、凍融循環及除冰鹽侵蝕作用下容易出現開裂現象，最終導致路面的破壞。瀝青路面的破壞實質是材料內部微觀損傷的累積以及內部組成結構劣化的結果，主要是由于瀝青與骨料界面粘結劣化引起的。瀝青與骨料界面粘結和界面效應是影響瀝青混合料性能的重要因素，不僅影響瀝青混合料的變形，同時也對其低溫抗裂性、高溫穩定性、水穩定性以及抗疲勞性能和其他工程特性具有直接的影響。常見的一些瀝青路面的病害，包括路面的開裂、掉粒和剝落等現象都被認為是與瀝青與骨料界面的粘結性能有著密切的關系。

我國北方寒冷地區冬季氣溫低，在遭遇突變天氣，如低溫冰雪天氣時，路面材料長時間處于荷載作用、雪水侵蝕、低溫冰凍狀態及溫度交替變化過程中，由于水分、溫度以及荷載共同作用引起的道路凍融破壞現象較為普遍。一般認為，低溫開裂主要是由于溫度驟降引起瀝青混合料低溫脆化產生的拉應力所致，瀝青混合料低溫抗裂主要依靠瀝青膠結料與骨料的界面粘結力。在冬季除冰雪養護過程中，通過撒布除冰鹽來降低水的結冰點,以達到自動融化冰雪的目的。在融雪化冰過程中，路面會積聚大量的水，在行駛車輛碾壓下進入路面瀝青混合料空隙進一步造成路面水損害，水損害主要是由于水分侵蝕瀝青和骨料的界面，使得瀝青粘附性降低而逐漸喪失粘結力，造成瀝青薄膜從骨料的表面脫落而損壞。目前預測水損害和減輕這種損害還存在較大的困難，原因是水分與瀝青及骨料界面粘結作用是在厘米和納米量級，而如何在這樣一種細觀尺度上測試界面粘結作用還是一個技術難題。??

目前對瀝青混合料中瀝青與骨料界面粘結性能的測試方法有很多種，大多是通過宏觀測試來間接反映界面破壞狀況。主要包括水煮法、水浸法、光電比色法、凈吸附法以及應變片法等。水煮法和水浸法原理是通過測試瀝青與骨料剝離面積的百分率來反映界面粘結性能，這種方法存在以下問題：主觀因素多，操作復雜，誤差較大，由于骨料面積小，不規則面積情況復雜，所以較難測出剝離面積的百分率，由于此方法是在一定條件的恒溫水中進行，由于水的折射使對剝離面積的測試更加困難，因此水煮法和水浸法并不可取；光電比色法是將一定數量的瀝青混合料樣品置于已知濃度的染料水溶液中，因水浸而剝落的骨料表面裸露將吸附染料，使水溶液中染料濃度下降，通過分光光度計測試染料濃度變化，從而判斷界面粘結狀況。這種方法只是水煮法和水浸法的一種改進，只能對界面的破壞程度做出判斷，對界面的破壞過程以及界面發生破壞時的變化不能進行測試；凈吸附法也是采用分光光度計測試界面粘結性能，它利用在水-瀝青-骨料體系中骨料表面對瀝青有吸附作用，使瀝青甲苯溶液中的瀝青濃度發生改變，用分光光度計測出濃度，即可算出骨料對瀝青的吸附量及加水后瀝青的剝落量，從而得出骨料表面上瀝青的剝落率或吸附率，以顯示瀝青與骨料的界面粘結性。這只是一種確定破壞結果的宏觀測試方法，不適用于對瀝青混合料微觀結構進行分析研究；應變片法是在試件表面貼應變片從而對瀝青混合料變形進行測試，但應變片只能提供小區域內的變形信息，當將其用于大區域變形測試時，不能完成對全場應變峰值及高分辨率的圖像進行捕獲，因此該方法對瀝青混合料的變形場分析存在很多局限性。?

綜上所述，目前宏觀測試方法對瀝青混合料界面研究存在不足，主要是不能對瀝青混合料破壞的過程進行實時分析研究，以及測試結果不能真實的反映破壞時微觀結構的變化。