道路沥青混合料界面粘结性能的测试方法技术

本发明专利技术填补了沥青混合料在冻融循环、温度老化、压力老化、紫外线老化条件下沥青与骨料界面粘结性能测试方法的空白，公开了一种道路沥青混合料界面粘结性能的测试方法，其技术方案是：对沥青混合料进行制样；对半圆试件进行水冻融、盐冻融、温度老化、压力老化、紫外线老化、三点弯曲测试；可有效的针对不同沥青混合料在不同老化条件及不同冻融循环条件影响下，沥青与骨料界面粘结退化过程、界面开裂条件、裂纹发展趋势、界面脱粘等应变场进行测试，并经过计算得到界面粘结性能指标断裂能和断裂韧性；可有效的选定不同条件下的沥青混合料的材料及级配类型，为寒冷、强紫外线地区沥青路面材料产品的质量检验、工程特性评估提供科学的依据。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术填补了沥青混合料在冻融循环、温度老化、压力老化、紫外线老化条件下沥青与骨料界面粘结性能测试方法的空白，公开了一种，其技术方案是：对沥青混合料进行制样；对半圆试件进行水冻融、盐冻融、温度老化、压力老化、紫外线老化、三点弯曲测试；可有效的针对不同沥青混合料在不同老化条件及不同冻融循环条件影响下，沥青与骨料界面粘结退化过程、界面开裂条件、裂纹发展趋势、界面脱粘等应变场进行测试，并经过计算得到界面粘结性能指标断裂能和断裂韧性；可有效的选定不同条件下的沥青混合料的材料及级配类型，为寒冷、强紫外线地区沥青路面材料产品的质量检验、工程特性评估提供科学的依据。【专利说明】
本专利技术涉及材料粘结性能的测试方法，具体是浙青混合料界面粘结性能的测试方法。包括普通浙青及改性浙青混合料在旋转薄膜烘箱老化、压力老化、紫外线老化、水冻及除冰盐侵蚀冻融循环作用下的浙青与骨料界面断裂能、断裂韧性指标的测试。属于道路施工领域。
技术介绍
浙青混合料是铺筑浙青路面的基本材料,浙青与骨料的界面粘结性能直接影响着浙青路面的使用性能与使用寿命。浙青混合料是一种复杂的多相、多尺度非均质的颗粒增强复合材料，由浙青胶结料、骨料组成，其各成分尺度从微米到厘米不等。浙青路面的性能主要取决于浙青胶结料与骨料间的界面粘结性能以及浙青胶结料自身性质。寒冷地区浙青路面在荷载、老化作用、冻融循环及除冰盐侵蚀作用下容易出现开裂现象，最终导致路面的破坏。浙青路面的破坏实质是材料内部微观损伤的累积以及内部组成结构劣化的结果，主要是由于浙青与骨料界面粘结劣化引起的。浙青与骨料界面粘结和界面效应是影响浙青混合料性能的重要因素，不仅影响浙青混合料的变形，同时也对其低温抗裂性、高温稳定性、水稳定性以及抗疲劳性能和其他工程特性具有直接的影响。常见的一些浙青路面的病害，包括路面的开裂、掉粒和剥落等现象都被认为是与浙青与骨料界面的粘结性能有着密切的关系。我国北方寒冷地区冬季气温低，在遭遇突变天气，如低温冰雪天气时，路面材料长时间处于荷载作用、雪水侵蚀、低温冰冻状态及温度交替变化过程中，由于水分、温度以及荷载共同作用引起的道路冻融破坏现象较为普遍。一般认为，低温开裂主要是由于温度骤降引起浙青混合料低温脆化产生的拉应力所致，浙青混合料低温抗裂主要依靠浙青胶结料与骨料的界面粘结力。在冬季除冰雪养护过程中，通过撒布除冰盐来降低水的结冰点，以达到自动融化冰雪的目的。在融雪化冰过程中，路面会积聚大量的水，在行驶车辆碾压下进入路面浙青混合料空隙进一步造成路面水损害，水损害主要是由于水分侵蚀浙青和骨料的界面，使得浙青粘附性降低而逐渐丧失粘结力，造成浙青薄膜从骨料的表面脱落而损坏。目前预测水损害和减轻这种损害还存在较大的困难，原因是水分与浙青及骨料界面粘结作用是在厘米和纳米量级，而如何在这样一种细观尺度上测试界面粘结作用还是一个技术难题。 目前对浙青混合料中浙青与骨料界面粘结性能的测试方法有很多种，大多是通过宏观测试来间接反映界面破坏状况。主要包括水煮法、水浸法、光电比色法、净吸附法以及应变片法等。水煮法和水浸法原理是通过测试浙青与骨料剥离面积的百分率来反映界面粘结性能，这种方法存在以下问题:主观因素多，操作复杂，误差较大，由于骨料面积小，不规则面积情况复杂，所以较难测出剥离面积的百分率，由于此方法是在一定条件的恒温水中进行，由于水的折射使对剥离面积的测试更加困难，因此水煮法和水浸法并不可取；光电比色法是将一定数量的浙青混合料样品置于已知浓度的染料水溶液中，因水浸而剥落的骨料表面裸露将吸附染料，使水溶液中染料浓度下降，通过分光光度计测试染料浓度变化，从而判断界面粘结状况。这种方法只是水煮法和水浸法的一种改进，只能对界面的破坏程度做出判断，对界面的破坏过程以及界面发生破坏时的变化不能进行测试；净吸附法也是采用分光光度计测试界面粘结性能，它利用在水-浙青-骨料体系中骨料表面对浙青有吸附作用，使浙青甲苯溶液中的浙青浓度发生改变，用分光光度计测出浓度，即可算出骨料对浙青的吸附量及加水后浙青的剥落量，从而得出骨料表面上浙青的剥落率或吸附率，以显示浙青与骨料的界面粘结性。这只是一种确定破坏结果的宏观测试方法，不适用于对浙青混合料微观结构进行分析研究；应变片法是在试件表面贴应变片从而对浙青混合料变形进行测试，但应变片只能提供小区域内的变形信息，当将其用于大区域变形测试时，不能完成对全场应变峰值及高分辨率的图像进行捕获，因此该方法对浙青混合料的变形场分析存在很多局限性。综上所述，目前宏观测试方法对浙青混合料界面研究存在不足，主要是不能对浙青混合料破坏的过程进行实时分析研究，以及测试结果不能真实的反映破坏时微观结构的变化。目前研究浙青混合料界面粘结性能的微观测试主要包括扫描电子显微镜(SEM)、光学干涉技术测试(全息干涉法、散斑干涉法、云纹干涉法)，激光散斑测试法。扫描电子显微镜(SEM)可以对浙青混合料界面进行细观结构的观察，但其只能对破坏后的界面进行观察，不能与测试加载设备配套使用来研究破坏过程中界面的变化状况，由于浙青混合料属于各向异性特征，其界面破坏过程的测试对最终破坏的结果具有重要意义，因此使用SEM方法存在不能对破坏过程研究的缺点；光学干涉技术测试方法是使用光的干涉原理对试件破坏程度进行测试，其测试过程对光线的要求较高，且在测试时光线容易受外界因素干扰，导致测试过程比较复杂，结果不容易实现，同时也不能对试件破坏过程进行实时数据采集；激光散斑测试法由于其具有制斑均匀、制斑质量高，以及光线稳定等优点而被广泛应用于固体力学中应力、应变测试，但由于激光散斑所形成的光斑具有较高的能量，使试件表面温度较高，而浙青混合料中的浙青胶衆在高温时容易出现流体性质，最终导致试件结构破坏，因而对测试结果有较大影响，因此激光散斑测试不适用于道路浙青混合料。
技术实现思路
本专利技术是基于目前宏观与微观测试所存在的缺陷，为了填补浙青混合料在冻融循环、温度老化、压力老化、紫外线老化条件下浙青与骨料界面粘结性能测试方法的空白，公开了一种全场、无接触的数字图像散斑技术，实现从微观角度对浙青混合料界面粘结性能进行测试，特别是在荷载、老化、冻融循环、除冰盐侵蚀等作用下对浙青与骨料界面粘结性能的测试方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的: a.用旋转压实仪对浙青混合料进行制样； b.将成型的浙青混合料试样切割成半圆试件； c.对半圆试件进行水冻融测试和盐冻融测试 C.1盐冻时除冰盐浓度为2%~6%，c.2冰冻温度为-10°C~-30°C，c.3冻融循环次数为10-25次； d.对半圆试件进行温度老化测试； e.对半圆试件进行压力老化测试； f.对半圆试件进行紫外线老化测试； g.对半圆试件进行预切口； h.在半圆试件表面喷制散斑； l.对半圆试件进行三点弯曲测试，同时用Vic-3D图像采集系统对半圆试件在加载过程中浙青与骨料界面及裂尖区域的变形场图像进行采集； j.浙青与骨料界面粘结性能的确定； k.将各种浙青混合料在不同条件下的界面粘结性能指标进行对比，以选定适合不同气候环境下使用的浙青路面材料及级配类型。本专利技术可以有效的针对不同浙青混合料在不同老化条件及不同冻融循环条件影响下，浙青与本文档来自技高网...

【技术保护点】
道路沥青混合料界面粘结性能的测试方法，其特征在于：是通过以下技术方案实现的：a．用旋转压实仪对沥青混合料进行制样；b．将成型的沥青混合料试样切割成半圆试件；c．对半圆试件进行水冻融测试和盐冻融测试c.1 盐冻时除冰盐浓度为2%~6%，c.2 冰冻温度为‑10℃~‑30℃，c.3 冻融循环次数为10~25次；d．对半圆试件进行温度老化测试；e．对半圆试件进行压力老化测试；f．对半圆试件进行紫外线老化测试；g．对半圆试件进行预切口；h. 在半圆试件表面喷制散斑；i．对半圆试件进行三点弯曲测试，同时用Vic‑3D图像采集系统对半圆试件在加载过程中沥青与骨料界面及裂尖区域的变形场图像进行采集；j．沥青与骨料界面粘结性能的确定；k. 将各种沥青混合料在不同条件下的界面粘结性能指标进行对比，以选定适合不同气候环境下使用的沥青路面材料及级配类型。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王岚，邢永明，陈刚，胡江三，崔亚楠，
申请(专利权)人：内蒙古工业大学，
类型：发明
国别省市：蒙古;MN