[發(fā)明專利]一種玄武巖纖維增強(qiáng)瀝青砂漿原位拉伸斷裂試驗(yàn)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011477685.0
• 申請(qǐng)日: 2020-12-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112539997A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張垚;顧倩儷;康愛(ài)紅;吳宇浩;王業(yè);陳虎;吳浩辰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 揚(yáng)州大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/08
• 分類號(hào): G01N3/08;G01N3/06;G01N33/42;G01N1/28
• 代理公司: 揚(yáng)州蘇中專利事務(wù)所(普通合伙) 32222
• 代理人: 許必元

本發(fā)明公開(kāi)了一種玄武巖纖維增強(qiáng)瀝青砂漿原位拉伸斷裂試驗(yàn)方法，包括如下步驟：試樣制備；試件切割；夾具設(shè)計(jì)與安裝；加載觀測(cè)；結(jié)果分析。本發(fā)明將制備的玄武巖纖維瀝青砂漿試樣切割后與所設(shè)計(jì)的夾具粘合，通過(guò)環(huán)境掃描電鏡實(shí)現(xiàn)細(xì)觀開(kāi)裂過(guò)程的動(dòng)態(tài)觀測(cè)和數(shù)據(jù)采集，并用斷裂能、裂縫擴(kuò)展速率、微裂紋密度等指標(biāo)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。該試驗(yàn)方法可以應(yīng)用于研究玄武巖纖維對(duì)瀝青砂漿的阻裂機(jī)理，從而指導(dǎo)瀝青路面材料設(shè)計(jì)，提高瀝青路面的抗裂性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種玄武巖纖維增強(qiáng)瀝青砂漿原位拉伸斷裂試驗(yàn)方法，屬于道路工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來(lái)我國(guó)對(duì)道路建設(shè)的投入逐年增加，對(duì)瀝青路面材料的性能指標(biāo)也提出了嚴(yán)格要求。目前瀝青路面的早期病害中開(kāi)裂型病害占多數(shù)，因此改善瀝青混合料的抗開(kāi)裂性能是當(dāng)前路面材料研究的重點(diǎn)。瀝青砂漿作為其重要組成成分，與瀝青混合料的抗裂性能存在密切的相關(guān)性。根據(jù)斷裂力學(xué)，裂縫的基本類型有張開(kāi)型、剪切型、撕開(kāi)型，即Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型。國(guó)內(nèi)外學(xué)者采用小梁彎曲試驗(yàn)、半圓彎拉試驗(yàn)、間接拉伸試驗(yàn)等方法對(duì)瀝青砂漿或混合料的抗裂性能及玄武巖纖維對(duì)其增強(qiáng)效果進(jìn)行研究。這些研究大多局限于宏觀性能分析且只針對(duì)Ⅰ型裂縫，未能揭示纖維瀝青砂漿和瀝青混合料的作用機(jī)理。在循環(huán)往復(fù)車輛荷載作用下，瀝青路面受外界環(huán)境影響容易產(chǎn)生開(kāi)裂現(xiàn)象，并且開(kāi)裂形式非單一化，存在抗彎、抗拉和抗剪破壞。在砂漿和混合料層面可用一定的開(kāi)裂角度表示，因此應(yīng)同時(shí)考慮Ⅰ型裂縫和Ⅱ型裂縫。如果能夠充分考慮路面材料開(kāi)裂形式，設(shè)計(jì)一種玄武巖纖維瀝青砂漿微觀試驗(yàn)方法，實(shí)現(xiàn)瀝青砂漿實(shí)時(shí)開(kāi)裂觀測(cè)，將有助于研究玄武巖纖維對(duì)瀝青砂漿和混合料的阻裂機(jī)理，從而指導(dǎo)瀝青路面材料設(shè)計(jì)，提高瀝青路面的抗裂性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提供一種玄武巖纖維增強(qiáng)瀝青砂漿原位拉伸斷裂試驗(yàn)方法。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種玄武巖纖維增強(qiáng)瀝青砂漿原位拉伸斷裂試驗(yàn)方法，包括如下步驟：

1)試樣制備：配備玄武巖纖維瀝青砂漿，以質(zhì)量百分比計(jì)，玄武巖纖維瀝青砂漿包括SBS改性瀝青10.2～11.3％、短切玄武巖纖維0.3％～0.4％、礦料88.4％～90.2％；將玄武巖纖維瀝青砂漿通過(guò)旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀成型為瀝青砂漿圓柱體試件；

2)試件切割：將制備好的瀝青砂漿圓柱體試件鉆芯取樣，切除上下表面及外表面后，從中切割出適用于環(huán)境掃描電鏡的瀝青砂漿微結(jié)構(gòu)尺度試件，并在試件中間處切出一道預(yù)切縫；

3)夾具設(shè)計(jì)與安裝：試件切割完成后，將試件安裝于夾具上；然后將夾具套在環(huán)境掃描電鏡拉伸臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)張開(kāi)型開(kāi)裂、剪切型開(kāi)裂、半張開(kāi)半剪切型開(kāi)裂模式加載；

4)加載觀測(cè)：將拉伸臺(tái)置于掃描電鏡內(nèi)并連接完畢，對(duì)試樣進(jìn)行拉伸，在加載過(guò)程中對(duì)試樣的微裂紋及裂縫擴(kuò)展行為進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)，對(duì)力-位移曲線數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；

5)結(jié)果分析：根據(jù)試驗(yàn)過(guò)程中采集的動(dòng)態(tài)開(kāi)裂圖像和數(shù)據(jù)，計(jì)算得到試樣的斷裂能、裂縫擴(kuò)展速率、微裂紋密度，并與未摻纖維的試樣測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。

所述的礦料包括粒徑小于2.36mm的細(xì)集料和粒徑小于0.075mm的礦粉。

步驟3)中，所述夾具包括左L形夾具、右L形夾具,左L形夾具、右L形夾具長(zhǎng)度相同，且形狀相同；

所述左L形夾具上設(shè)有一號(hào)孔A、二號(hào)孔A、三號(hào)孔A、四號(hào)孔A，一號(hào)孔A、二號(hào)孔A、三號(hào)孔A、四號(hào)孔A位于左L形夾具的中心線上，一號(hào)孔A、二號(hào)孔A之間的距離與二號(hào)孔A、三號(hào)孔A之間的距離相等；一號(hào)孔A、二號(hào)孔A與三號(hào)孔A、四號(hào)孔A沿左L形夾具對(duì)稱軸呈對(duì)稱分布；所述左L形夾具的內(nèi)側(cè)設(shè)有左粘結(jié)區(qū)，左粘結(jié)區(qū)位于左L形夾具設(shè)有一號(hào)孔A、二號(hào)孔A的一邊，且左粘結(jié)區(qū)長(zhǎng)度與一號(hào)孔A中心、二號(hào)孔A中心之間距離相等；