[發明專利]一種基于超聲波法的瀝青-集料界面疲勞試驗方法

有效

• 申請號: 201710436422.7
• 申請日: 2017-06-12
• 公開（公告）號: CN107422034B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 馬濤;鄧交龍;陳田;丁珣昊;馬康;房占永
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N3/32
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種基于超聲波法的瀝青-集料界面疲勞試驗方法，所述集料為巖體，其特征在于：包括如下步驟：

(1)制備上、下巖石切片，具體為：巖石切片的切面打磨光滑，并在水中進行超聲波除雜處理后，再在四氯化碳中浸泡后取出，在恒溫下測量巖石切片的厚度以及彈性模量E；

(2)制備“巖片-瀝青-巖片”結構試件，該結構試件的上下層為巖石切片，中間層為瀝青膜，具體為：將上下巖石切片和瀝青在130-140℃下保溫1-2h后，并在相同溫度下在巖石切片表面涂抹瀝青，將上下巖石切片粘結緊密，使其中間形成均勻的瀝青膜；在恒溫下測定瀝青膜的厚度；

(3)通過超聲波法獲得瀝青-集料界面的最大粘結力，具體為：先將步驟(2)制得的結構試件在恒溫下養護3-4h后，采用布蘭森模型超聲波降解器進行測試，該結構試件的上巖石切片的上切面與探頭固定，其與探頭的接觸部分涂環氧瀝青，并在170-180℃下養護40-50min，試驗開始前，通過布蘭森模型超聲波降解器調節，獲得與巖石切片一致的共振頻率，試驗開始時，設定步長增加電壓，繪制電壓與振幅的關系圖，當電壓和振幅曲線上出現突變的不連續點時表明界面脫離，此時電壓為極限電壓U_m，此時的界面粘結力F則為最大界面粘結力F_m；

(4)通過對瀝青-集料界面進行循環疲勞加載，回歸得到界面破壞的疲勞方程，具體為：疲勞加載：設定加載電壓為0.4-0.6倍的U_m，在選取指定的加載電壓時獲得恒定的振幅和界面力，加載方式采用控制應力的間歇式周期加載，即加載0.1s，卸載0.9s，試驗中止條件為界面脫離，繪制電壓與振幅關系圖，當電壓和振幅曲線上出線突變的不連續點，這時為疲勞破壞對應的電壓U_f，同時記錄加載時間以及對應的加載次數；回歸疲勞方程：采用控制應力的疲勞破壞在雙對數坐標上回歸成直線方程回歸方程：

σ＝F/S

N_f＝k₁(σ_m/σ)^k2(E)^k3

其中，N_f為疲勞壽命，σ_m為平均最大界面粘結力，σ為平均界面粘結力，k₁為修正系數，k₂、k₃分別為應力、彈性模量影響系數，F通過步驟(3)所得，S為下巖石切片的橫截面積；

(5)驗證并修正疲勞破壞模型，具體為：對于與不同材料的巖體，分別測定下層巖石切片的彈性模量E，對不同材料、不同模量的疲勞方程進行驗證校正。

2.根據權利要求1所述的基于超聲波法的瀝青-集料界面疲勞試驗方法，其特征在于：步驟(1)、步驟(2)和步驟(3)中所述的恒溫為14-16℃，且三處的溫度值相同。

3.根據權利要求1所述的基于超聲波法的瀝青-集料界面疲勞試驗方法，其特征在于：步驟(1)中巖石切片為通過鉆孔取芯獲得圓餅狀巖體，橫截面半徑為1-2cm，厚度為0.1-1cm。

4.根據權利要求1所述的基于超聲波法的瀝青-集料界面疲勞試驗方法，其特征在于：步驟(1)中巖石切片在四氯化碳中浸泡時長為4-6min。

5.根據權利要求1所述的基于超聲波法的瀝青-集料界面疲勞試驗方法，其特征在于：步驟(2)中瀝青膜厚度為4-6μm。

6.根據權利要求1所述的基于超聲波法的瀝青-集料界面疲勞試驗方法，其特征在于：步驟(3)中界面粘結力的計算式為：

F＝ma＝m(2πf)²A

其中F為界面粘結力，m為下巖石切片的質量，a為下巖石切片下墜加速度，f為共振頻率，A為與施加電壓成正比輸出的振幅。