[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

本發明公開了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，包括如下步驟：(1)制備上、下巖石切片；(2)制備“巖片?瀝青?巖片”結構試件；(3)通過超聲波法獲得瀝青?集料界面的最大粘結力；(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；(5)驗證并修正疲勞破壞模型；本發明的的瀝青?集料界面疲勞試驗方法將界面粘結力與疲勞特性統一起來，在獲得最大界面粘結力的基礎上研究分析出其內在關系，同時將局部微結構的疲勞性能與整體結構的疲勞性能統一起來，能最大程度地預估整體結構的疲勞發展過程進而獲得細觀界面的疲勞特性。

技術領域

本發明涉及道路工程技術領域，尤其涉及一種基于超聲波法的瀝青-集料界面疲勞試驗方法。

背景技術

瀝青混合料的疲勞是材料在荷載重復作用下產生的不可恢復的強度衰減累積所引起的現象。傳統的疲勞理論方法采用疲勞曲線表征材料的疲勞性質，可通過現象學法的試驗室小型試件的疲勞試驗進行研究。室內小型疲勞試驗方法有：三分點小梁彎曲(四點彎曲)試驗、中點加載小梁彎曲試驗、懸臂梁試驗、間接拉伸試驗、旋轉懸臂試驗等。疲勞試驗可采用控制應力和控制應變兩種加載模式。應力控制加載模式，在反復加載下保證施加荷載或應力的峰谷值保持不變，以試件完全破壞為疲勞破壞標準；應變控制加載模式，在反復加載下保證撓度和試件底部應變峰值不變，以勁度下降到初始勁度50％為疲勞破壞標準。現行規范《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程JTG E20—2011》T0739—2011瀝青混合料四點彎曲疲勞壽命試驗只能獲得瀝青混合料整體破壞的綜合指標，未能揭示發生在瀝青和集料界面的疲勞破壞的本質。

發明內容

發明目的：本發明的目的是提供一種利用超聲波法測試小尺度下界面粘結與疲勞破壞相結合的試驗方法。

技術方案：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，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，以排除表面平整度的干擾，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，保證巖石切片在切除和磨光后不受污染，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