一种含砂雾封层材料形状记忆性能评价方法技术

本发明专利技术提供一种含砂雾封层材料形状记忆性能的评价方法，属于沥青路面材料技术领域，解决目前形状记忆性能评价方法难以测定含砂雾封层这种浆体材料的形状固定率、回复率指标、缺乏评价含砂雾封层材料形状记忆性能方法的问题。本发明专利技术首先优选相转变温度与路表最高温度场相匹配的形状记忆短纤维和热塑性颗粒，经过预形变赋予短纤维形状记忆功能；然后，制备不同形状记忆纤维掺量的含砂雾封层材料试件并进行养护；其次，进行三轴动态蠕变试验，得到不同循环次数的形变量，定义形状记忆指数作为评价指标；最后，通过比较形状记忆指数，确定形状记忆短纤维的最佳掺量。完善含砂雾封层材料配合比设计，满足沥青路面对含砂雾封层材料的自愈合性能要求。

【技术实现步骤摘要】
一种含砂雾封层材料形状记忆性能评价方法
本专利技术是一种含砂雾封层材料形状记忆性能的评价方法，属于沥青路面材料

技术介绍
近年来，随着科学技术的不断发展和人类社会的不断进步，人们对于材料的要求越来越高，各种新型材料应运而生，形状记忆材料就是其中的一种，作为新型材料的典型代表，形状记忆材料具有广泛的应用前景。随着研究工作的不断深入，形状记忆聚合物凭借自身优异的形状记忆效应，已经在日常生活、医学技术、航空航天和土木工程等诸多领域得到了广泛应用，如包装、热收缩软管、自调整器具及泡沫、微系统，生物医学装置、空间可展开结构等。除此之外，形状记忆聚合物还可以满足未来卫星的某些机械装置如天线、太阳能阵列、散热器等所需的质量轻，可靠性高等要求。在道路建设领域，形状记忆材料还没有被用作改性剂加入到沥青混合料或雾封层等预防性养护材料中，以赋予材料形状记忆性能，从而起到自动闭合微裂缝的自愈合效果，减少沥青路面早期病害的作用。由于形状记忆聚合物本身具有复杂的微观结构特性以及粘弹力学行为，形状记忆性能优劣又受到诸多因素的影响，很难对聚合物的形状记忆性能进行准确的量化评价，这就导致难以找到有效的方法来提高某种材料的形状记忆性能。另外，在沥青路面预防性养护领域，缺少一种直接有效的评价含砂雾封层材料形状记忆性能的方法，从而难以研发和准确评价含砂雾封层形状记忆性能，提高含砂雾封层自愈合功能和耐久性。近年来，国内外诸多研究者对形状记忆材料进行了研究，早期的研究主要集中于形状记忆聚氨酯，国内有学者通过研究不同浇注温度对形状记忆聚氨酯薄膜性能的影响，发现高的浇注温度可以得到高透湿性和高洁净度的适于用于纺织材料的薄膜。国外有学者研制了一种可以在人体内实现自驱动的新型形状记忆聚氨酯材料，这种材料同时具有湿度驱动和热驱动两种性能，能够更好的适应人体复杂的环境，使形状记忆聚合物在生物医学方面的应用更加智能化。还有人通过在形状记忆环氧聚合物固化过程中对其进行退火处理，使其兼具化学交联结构和物理交联结构。然后通过对这种形状记忆环氧树脂进行形状记忆循环试验，使其应变达到75％，形状固定率和形状回复率分别达到98％和96％。目前，研究人员对这些材料的形状记忆性能通常用形状固定率、形状回复率、形状恢复速率等指标进行表征。形状固定率指在预变形过程中，材料受热变软并在外力作用下发生形变，冷却至室温形状固定除去外力后，其自发保持的形变量与受热时外力作用下的形变量之比。研究者采用U型模具对形状记忆聚合物试样进行赋形，待试样冷却后从U型模具中取出，以试样的形状固定率来表征材料的形状记忆性能。形状回复率指的是形状记忆聚合物受热后平衡回复的形变与材料原固定的形变之比。研究者将赋形后的形状记忆聚合物试样重新放入模具中加热，移去模具后用摄像机记录，当试样回复至某一形态且在指定时间内保持不动时，测量其回复角度，将其与原固定角度的比值表征材料的形状记忆性能。形状回复速率是形状记忆聚合物的形状回复率在10％～90％的温度范围内，单位时间热致形状记忆聚合物完成变形回复的百分比，通常也被用来评价材料的形状记忆性能。由此可见，现阶段对形状记忆材料的研究大多集中在形状记忆聚合物种类的开发、形状记忆聚合物的改性以扩展形状记忆效应的多种驱动方式以及丰富和发展形状记忆效应理论。现阶段对于材料形状记忆性能的评价方法仅局限于聚合物本身，而未扩展到其应用领域，比如具有形状记忆性能的含砂雾封层这种浆体状材料，就无法用形状固定率、回复率等指标评价其形状记忆性能，这类指标仅适用于固态的形状记忆聚合物材料，难以对含砂雾封层材料的形状记忆性能进行准确评价，也就无法测试研发和制备的含砂雾封层材料形状记忆性能是否满足要求。因此，需要研发一种针对含砂雾封层材料形状记忆性能的评价方法，以便更准确评价所制备的含砂雾封层形状记忆性能。
技术实现思路
(1)技术问题本专利技术目的是提供一种含砂雾封层材料形状记忆性能评价方法，该方法针对掺加了形状记忆短纤维的含砂雾封层，对其形状记忆性能进行评价，从而解决目前形状记忆性能评价方法难以测定含砂雾封层这种浆体材料的形状固定率、回复率指标、缺乏评价含砂雾封层材料形状记忆性能方法的问题。(2)技术方案鉴于目前形状记忆性能评价方法难以测定含砂雾封层这种浆体状材料的形状固定率、回复率指标、缺乏评价含砂雾封层材料形状记忆性能方法的问题。本专利技术从形状记忆作用机理入手，基于形状记忆聚合物形状记忆性能和沥青自愈合性能的评价方法，提供一种适用于含砂雾封层材料形状记忆性能的评价方法，从而评价其形状记忆效果。本专利技术技术方案如下：首先，优选相转变温度与路表最高温度场相匹配的形状记忆短纤维和热塑性颗粒，其中纤维作为加筋材料，并通过高温加载拉伸、保持荷载不变降温、室温卸载三阶段预形变，赋予纤维形状记忆功能；然后，按照一定配方制备不同形状记忆纤维掺量的含砂雾封层材料，制备含砂雾封层材料不同形状记忆纤维掺量的试件并进行相应的养护；其次，对这些试件进行三轴动态蠕变试验，得到其不同循环阶段的形变量，定义形状记忆指数作为评价指标；最后，通过比较不同形状记忆纤维掺量的含砂雾封层材料试件形状记忆指数，确定形状记忆短纤维的最佳掺量。(3)有益效果由于形状记忆材料在各领域的广泛应用，形状记忆材料的种类日益增多，形状记忆效应的驱动方式和形状记忆性能的影响因素也越来越多，对聚合物本身的形状记忆性能的评价方法并不能完全适用于其被应用的复合材料材料上。现阶段的研究中缺少针对含砂雾封层这种预防性养护材料的形状记忆性能的评价方法，含砂雾封层材料的形状记忆性能无法得到准确评价，就难以确定材料中形状记忆纤维的最佳掺量，从而不能满足沥青路面对含砂雾封层材料自愈合功能的要求。本专利技术提供一种含砂雾封层材料形状记忆性能评价方法，对由改性乳化沥青、形状记忆短纤维、热塑性颗粒、细集料、水等配比而制备的含砂雾封层材料进行形状记忆性能评价，分析其形状记忆的效果，为形状记忆含砂雾封层材料的制备及进一步研究提供了依据，具有较高的科学价值；为含砂雾封层技术在沥青路面预防性养护上的大量推广应用奠定了基础，大大节约了沥青路面养护成本，具有良好的社会、经济效益。具体实施方式本专利技术提供一种含砂雾封层材料形状记忆性能的评价方法，具体实施步骤如下：(1)优选相转变温度与路表最高温度场相匹配的形状记忆短纤维和热塑性颗粒，其中纤维作为加筋材料，并通过高温加载拉伸、保持荷载不变降温、室温卸载三阶段预形变，赋予纤维形状记忆功能；(2)将改性乳化沥青、预形变形状记忆短纤维、热塑性颗粒、最大粒径为1.18mm细集料和水按一定配方制备含砂雾封层材料试样，保持其它材料配比不变，改变短纤维掺量，以考察其掺量对含砂雾封层材料形状记忆性能影响；(3)将不同形状记忆短纤维掺量的含砂雾封层材料分别注入直径为35mm，高为70mm的试模，用插刀在周边及中间插捣后将表面整平成凸圆弧面，采用电动击实机对试件两端面分别击实40次，制得含砂雾封层材料试件；(4)将试件在室温下放置24小时以消除残余应力，在试件上覆盖一层橡胶模，放入三轴测试单元内，将水注入三轴室并避免产生气泡，通过旋转侧压阀将压缩空气送入三轴压力室，以提供限制压力；(5)使试件在恒定荷载下进行试验，在连续加载周期间引入间歇期，以观察试件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含砂雾封层材料形状记忆性能的评价方法，其特征在于该方法的具体步骤如下：(1)优选相转变温度与路表最高温度场相匹配的形状记忆短纤维和热塑性颗粒，其中纤维作为加筋材料，并通过高温加载拉伸、保持荷载不变降温、室温卸载三阶段预形变，赋予纤维形状记忆功能；(2)将改性乳化沥青、预形变形状记忆短纤维、热塑性颗粒、最大粒径为1.18mm细集料和水按一定配方制备含砂雾封层材料试样，保持其它材料配比不变，改变短纤维掺量，以考察其掺量对含砂雾封层材料形状记忆性能影响；(3)将不同形状记忆短纤维掺量的含砂雾封层材料分别注入直径为35mm，高为70mm的试模，用插刀在周边及中间插捣后将表面整平成凸圆弧面，采用电动击实机对试件两端面分别击实40次，制得含砂雾封层材料试件；(4)将试件在室温下放置24小时以消除残余应力，在试件上覆盖一层橡胶模，放入三轴测试单元内，将水注入三轴室并避免产生气泡，通过旋转侧压阀将压缩空气送入三轴压力室，以提供限制压力；(5)使试件在恒定荷载下进行试验，在连续加载周期间引入间歇期，以观察试件变形响应，在对试件重复进行60次连续加载和卸载，加载和卸载时间均为10s，记录第1与60次末试件的变形Di、Df；(6)将试件放入与路表最高温度一致的烘箱中养护1小时，使预形变的形状记忆短纤维和热塑性颗粒充分发挥自愈合作用，继续重复步骤(5)加载卸载试验，记录第61次末试件的变形Dr；(7)采用形状记忆指数...

【技术特征摘要】
1.一种含砂雾封层材料形状记忆性能的评价方法，其特征在于该方法的具体步骤如下：(1)优选相转变温度与路表最高温度场相匹配的形状记忆短纤维和热塑性颗粒，其中纤维作为加筋材料，并通过高温加载拉伸、保持荷载不变降温、室温卸载三阶段预形变，赋予纤维形状记忆功能；(2)将改性乳化沥青、预形变形状记忆短纤维、热塑性颗粒、最大粒径为1.18mm细集料和水按一定配方制备含砂雾封层材料试样，保持其它材料配比不变，改变短纤维掺量，以考察其掺量对含砂雾封层材料形状记忆性能影响；(3)将不同形状记忆短纤维掺量的含砂雾封层材料分别注入直径为35mm，高为70mm的试模，用插刀在周边及中间插捣后将表面整平成凸圆弧面，采用电动击实机对试件两端面分别击实40次，制得含砂雾封层材料试件；(4)将试件...

【专利技术属性】
技术研发人员：许涛，盛晓慧，王沫，胡智慧，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32