一种沥青低温抗裂性能的评价方法技术

本发明专利技术公开了一种沥青低温抗裂性能的评价方法，包括以下步骤：取或制备底座和不胀圆环，底座中间具有一环形槽，不胀圆环紧密套在环形槽的内环壁上，底座在环形槽的外环壁上设有一突触，突触为水平设置于环形槽的外环壁上的圆柱体形突触；加热沥青，将其浇入不胀圆环与环形槽外环壁之间的环形空间，冷却成型，得到沥青圆环；降温，直至沥青圆环断裂，检测并记录温度值和不胀圆环在对应突触的位置的瞬时应变值。该方法通过近似模拟路面断裂时对应的最大断裂应变，与路面混合料实际低温状况建立关联；能够实现定点断裂，可有针对性地对断裂处强度值进行测量；采用该方法测得的环裂温度与TSRST断裂温度具有较好的相关性，且该方法准确性和重复性好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于沥青性能评价
，尤其涉及一种沥青低温抗裂性能的评价方法。
技术介绍
沥青路面的开裂是国内外道路界普遍关注的问题，其危害在于使水分沿裂隙浸入路面结构内部，从而使路面基层和路基发软，路面结构承载力下降，在行车荷载作用下产生唧泥、冲刷，界面层出现局部脱空，最终导致路面发生网裂与坑槽，严重地影响车辆的行驶质量，大大地降低了路面的使用寿命。沥青路面的裂缝包括荷载裂缝与非荷载裂缝。由荷载产生的裂缝在我国一些超载严重的高等级公路行车道经常遇见，现多以控制疲劳破坏为核心内容。而另一类裂缝，即非荷载型的低温收缩裂缝和半刚性基层所引起的反射裂缝却普遍存在，已引起了相当的关注，众所周知，这两种裂缝与沥青及沥青混合料的抗裂性能密切相关。近年来，国内外开展了较多的研究工作，其中，很多研究主要以沥青面层低温开裂为主要研究目标。自20世纪60年代加拿大率先对沥青面层的低温缩裂进行系统调查研究以来，路面抗裂与材料低温性能指标一直是国际道路学界的重要研究内容，近20年来在研究与应用领域更是取得了突破性的进展。已取得共识的是：控制沥青与沥青混合料的低温性能，建立相关低温性能指标与容许值，是沥青面层低温开裂设计的关键措施。而沥青路面的低温抗裂性能主要取决于沥青结合料的低温拉伸特性，沥青结合料的性能起着特别重要的作用，相关文献表明，其贡献率达到90％，因此对沥青面层低温开裂的研究应以沥青低温性能指标的控制为主。通过对国内外沥青低温评价指标的分析，当前的常规低温指标在力学机理、试验结果区分度及与路面相关度等方面仍存在一定的不足，很多方面不尽合理；SHRP指标能较好的评价基质沥青的低温性能，而对改性沥青却不能作出很好的评价，并且SHRP指标采用蠕变特性来分级，认为蠕变性能可以替代破坏性能，但研究表明蠕变性能和破坏性能的相关性不是很好。在现阶段，当前现有的低温指标不能对沥青的低温性能作出比较明确的表征，很有必要提出一个更加简便直观的指标对沥青性能进行评价。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种沥青低温抗裂性能的评价方法。本专利技术所采取的技术方案是：一种沥青低温抗裂性能的评价方法，包括以下步骤：S1：取或制备底座和不胀圆环，所述底座中间具有一环形槽，所述不胀圆环紧密套在所述环形槽的内环壁上，所述底座在所述环形槽的外环壁上设有一突触，所述突触为水平设置于所述环形槽的外环壁上的圆柱体形突触；S2：加热沥青，将其浇入所述不胀圆环与所述环形槽外环壁之间的环形空间，冷却成型，得到沥青圆环；S3：降温，直至所述沥青圆环断裂，检测并记录温度值和不胀圆环在对应突触的位置的瞬时应变值。在一些具体的实施方式中，在所述S1和S2之间还包括在所述不胀圆环的外侧壁和所述环形槽的内侧壁均匀涂抹润滑剂的步骤。在一些具体的实施方式中，所述S3的具体步骤为：在与所述突触相对的所述不胀圆环的内侧壁上设置应变传感器，在底座上设置温度传感器，将底座、不胀圆环连同所述沥青圆环一起放入降温装置中，预热，然后控制降温装置以稳定速率降温，直至所述沥青圆环断裂，检测并记录温度值和不胀圆环在对应突触的位置的瞬时应变值。在进一步优选的实施方式中，所述S3后还包括S4：绘制检测得到的瞬时应变值随温度变化曲线，瞬时应变值发生跳跃时，对应的温度值即为沥青材料的断裂时的温度，即环裂温度。在一些具体的实施方式中，所述圆柱体形突触的直径可根据公式(I)确定： S = H - ( d - R 1 ) · H h - - - ( I ) ]]>式中，S表示所述圆柱形突触的直径，h表示所述圆柱形突触的高度；R1表示所述不胀圆环的外环半径；所述H表示所述沥青圆环的高度；d根据公式(II)确定：式中，α沥为沥青的线膨胀系数；αNECR为不胀圆环的线膨胀系数；ΔT为降温幅度；R1为所述不胀圆环的外环半径；R2为所述沥青圆环的外环半径；式中，参数εA通过公式(III)确定：εA＝(α沥+M·α集)·ΔT﹣M·ε集 (III)式中，ΔT为降温幅度；α沥为沥青的线膨胀系数；M为集料与沥青一维的长度比；α集为集料的线膨胀系数；ε集为集料的应变。在一些具体的实施方式中，所述不胀圆环的线膨胀系数≤5×10-6mm/mm/℃。在一些具体的实施方式中，所述不胀圆环的材料为石英玻璃、因瓦合金、陶瓷和钢中的任一种。在一些具体的实施方式中，所述不胀圆环的材料为石英玻璃。在一些具体的实施方式中，所述底座的材料为钢、铁、铝中的任一种。在一些具体的实施方式中，所述S3中的降温速度范围为1～30℃/h。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种沥青低温抗裂性能的评价方法，通过制备底座和不胀圆环，所述底座中间具有一环形槽，所述不胀圆环紧密套在所述环形槽的内环壁上，所述底座在所述环形槽的外环壁上设有一突触，所述突触为水平设置于所述环形槽的外环壁上的圆柱体形突触，加热沥青，将其浇入所述不胀圆环与所述环形槽外环之间的环形空间，冷却成型，得到沥青圆环，降温，直至所述沥青圆环断裂，检测并记录温度值和不胀圆环在对应突触的位置的瞬时应变值。本方法通过控制温度的持续下降，沥青圆环不断降温收缩，而不胀圆环随温度收缩量非常小，几乎保持不变，以使沥青圆环试样内部产生温度应力，并随持续降温而不断增大，直至温度降至某值时，沥青圆环断裂，由于在所述环形槽的外环壁上设置了突触，使沥青圆环在突触处横截面面积最小，突触处所受应力最大，所以可以将沥青圆环在低温下断裂的点控制在突触处，实现定点断裂；由于沥青圆环和不胀圆环的相互作用力相等，所以沥青圆环在突触处的应变值与不胀圆环在突触对应位置的应变值相等，所以所检测到的瞬时应变值即为沥青圆环在突触处的瞬时应变值，记录瞬时应变值和温度值，瞬时应变值发生突变时，此时沥青圆环断裂，对应的温度值即为环裂温度TFrac(沥青圆环断裂时的温度)，对应的瞬时应变值即为环裂应变值，通过应力应变关系，即可计算得到沥青的断裂强度σFrac。采用本方法进行沥青低温抗裂性能的评价，具有以下优点：1)能够近似模拟路面断裂时对应的最大断裂应变，与路面实际低温状况建立关联；2)可实现定点断裂，在沥青圆环上的圆柱突触点，即在沥青所受应力最大处，控制断裂在此处发生(此点与实际路面断裂相对应)，而常规冻断试验，试验前一般不明确断裂点位置，这不仅提高了对试验的有效控制，也有针对性的方便了对此处断裂强度值的测量；3)针对不同混合料的类型和组成比例，结合底座的尺寸可以模拟计算，调整圆柱状突触的横截面面积(通过更换不同的圆柱突触类型)，可以有针对性地对路面不同类型混合料进行低温性能测试，以做到与路面实际状况更加接近，这一点目前任何沥青低温抗裂性能评价都无法做到；4)得到出环裂温度TFrac的同时，也测出了所对应的断裂强度σFrac；5)采用所述沥青低温性能评价结构监测到的环裂温度与TSRST断裂温度具有较好的相关性，且本专利技术所述评价方法准确性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沥青低温抗裂性能的评价方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：取或制备底座和不胀圆环，所述底座中间具有一环形槽，所述不胀圆环紧密套在所述环形槽的内环壁上，所述底座在所述环形槽的外环壁上设有一突触，所述突触为水平设置于所述环形槽的外环壁上的圆柱体形突触；S2：加热沥青，将其浇入所述不胀圆环与所述环形槽外环壁之间的环形空间，冷却成型，得到沥青圆环；S3：降温，直至所述沥青圆环断裂，检测并记录温度值和不胀圆环在对应突触的位置的瞬时应变值。

【技术特征摘要】
1.一种沥青低温抗裂性能的评价方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：取或制备底座和不胀圆环，所述底座中间具有一环形槽，所述不胀圆环紧密套在所述环形槽的内环壁上，所述底座在所述环形槽的外环壁上设有一突触，所述突触为水平设置于所述环形槽的外环壁上的圆柱体形突触；S2：加热沥青，将其浇入所述不胀圆环与所述环形槽外环壁之间的环形空间，冷却成型，得到沥青圆环；S3：降温，直至所述沥青圆环断裂，检测并记录温度值和不胀圆环在对应突触的位置的瞬时应变值。2.根据权利要求1所述的沥青低温抗裂性能的评价方法，其特征在于，在所述S1和S2之间还包括在所述不胀圆环的外侧壁和所述环形槽的内侧壁均匀涂抹润滑剂的步骤。3.根据权利要求1所述的沥青低温抗裂性能的评价方法，其特征在于，所述S3的具体步骤为：在与所述突触相对的所述不胀圆环的内侧壁上设置应变传感器，在底座上设置温度传感器，将底座、不胀圆环连同所述沥青圆环一起放入降温装置中，预热，然后控制降温装置以稳定速率降温，直至所述沥青圆环断裂，检测并记录温度值和不胀圆环在对应突触的位置的瞬时应变值。4.根据权利要求3所述的沥青低温抗裂性能的评价方法，其特征在于，所述S3后还包括S4：绘制检测得到的瞬时应变值随温度变化曲线，瞬时应变值发生跳跃时，对应的温度值即为沥青材料的断裂时的温度，即环裂温度。5.根据权利要求1所述的沥青低温抗裂性能的评价方法，其特征在于，所述圆柱体形突触的直径可根据公式(I)确定： S = H - ( d ...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐东，徐波，
申请(专利权)人：深圳市市政设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44