一种驱动沥青胶结料恢复和愈合的内应力测试方法技术

本发明专利技术公开了一种驱动沥青胶结料恢复和愈合的内应力测试方法，属于道路工程领域。该方法的实施依托动态剪切流变仪，主要是测试沥青胶结料加载阶段过后恢复阶段的内应力，其原理是在沥青胶结料加载后的恢复阶段，设置恢复阶段的剩余应变保持不变。考虑在卸载阶段没有任何外加力时沥青胶结料的剩余应变会在内应力的驱动下持续减小，当应变率保持为零并随着时间保持不变时，内应力与外应力实现平衡，这时所输出的外应力数值就被视作相对应的内应力大小。本方法简单灵活，使用方便，为准确测试驱动沥青胶结料恢复和愈合性能的内应力提供了简单易行的室内试验方法，定义了新的物理量来表征沥青胶结料的自愈合特性。来表征沥青胶结料的自愈合特性。来表征沥青胶结料的自愈合特性。

【技术实现步骤摘要】
一种驱动沥青胶结料恢复和愈合的内应力测试方法


[0001]本专利技术涉及道路工程领域，具体涉及一种驱动沥青胶结料恢复和愈合的内应力测试方法。

技术介绍

[0002]伴随着我国交通行业的蓬勃发展，高速公路总里程不断攀升，同时每年用于公路维护保养的费用也在日益增加。沥青路面作为我国高速公路最常见的路面形式，其病害一直是广大道路工作者亟待解决的问题。自愈合作为沥青路面最典型和最重要的特性之一，对道路结构服役的相关影响研究已经广为报道，其对减少道路维护成本和减少温室气体排放保护环境方面也蕴含着巨大的潜力。内应力作为产生沥青路面自愈合特性的驱动力，其主要产生于沥青胶结料成分中，但目前对于沥青内应力的测试和研究却鲜有涉及，仅有蠕变步阶荷载恢复试验方法被提出([1]Fuquan Ma,Xue Luo,Zhiyi Huang,Jinchang Wang.Characterization of Recovery in Asphalt Binders[J].Materials,2020,13(4).)，而且到目前为止还未有专利涉及沥青胶结料中的驱动恢复和愈合特性的内应力测试方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种简单有效的实现准确测试驱动沥青胶结料恢复和愈合特性的内应力测试方法，以简化现有测试方法、提高内应力测试准确度和测试效率，并据此定义一种新的物理量—愈合模量，用来表征不同沥青胶结料的自愈合特性。
[0004]为准确测试沥青胶结料中驱动其性能恢复和愈合特性的内应力，本专利技术将基于既有的沥青胶结料中内应力测试方法(蠕变和步阶荷载恢复试验)原理，提出一种新的沥青胶结料内应力测试测试方法及预测模型，此方法和模型具有简单灵活、使用方便、准确率高、测点结果多的特点，对于从产生机理上研究沥青路面的恢复和愈合特性，延长实际服役沥青路面的使用寿命和增强行车舒适性等方面有着重要的现实意义。
[0005]一种简单有效的实现驱动沥青胶结料恢复和愈合特性的内应力测试方法，包括以下步骤：
[0006]1)将加热后的沥青胶结料滴到硅胶模具中，冷却后制得试样；
[0007]2)在动态剪切流变仪中设置试验条件，包括蠕变加载试验和零应变率恢复试验；
[0008]3)将试样按照设定的动态剪切流变仪试验条件使用平行板进行试验，并输出记录随时间增长的不同应力值和剩余应变值；
[0009]4)根据力的平衡原理，动态剪切流变仪输出的应力值大小等于内应力，根据试验测试结果，给出内应力的预测模型：
[0010][0011]其中，σ
i
为内应力，t为恢复时间，a,b,c,d为模型参数。
[0012]5)考虑到内应力和剩余应变是沥青胶结料恢复和愈合特性的驱动力和表现形式，
现定义一种新的物理量—愈合模量，用来表征不同沥青胶结料的自愈合能力特性：
[0013][0014]其中，H为愈合模量，ε
r
为剩余应变。
[0015]在本专利技术中，步骤2)中，所述在动态剪切流变仪中设置试验条件包括两部分，即蠕变加载试验部分和零应变率恢复试验部分；
[0016]在本专利技术中，所述蠕变加载试验部分可以为无损试验也可以为有损试验；
[0017]在本专利技术中，所述零应变率恢复试验部分为依托动态剪切流变仪设置应变值随时间增长保持不变；
[0018]在本专利技术中，步骤3)中，将试样按照设定的动态剪切流变仪试验条件使用6～10mm(进一步优选7～9mm，8mm)平行板进行试验。所述蠕变加载试验部分和零应变率恢复试验部分均依托动态剪切流变仪中的8mm平行板；
[0019]在本专利技术中，所述一种简单有效的实现准确测试驱动沥青胶结料恢复和愈合特性的内应力实施温度为15℃
‑
35℃，根据不同类型胶结料的性质差异和动态剪切流变仪扭矩量程不同可有出入；即所述的动态剪切流变仪测试内应力的实施温度为15℃
‑
35℃。
[0020]在本专利技术中，所述输出的随时间增长的不同应力值，根据力的平衡原理认为其应力大小和内应力值相同。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0022](1)本专利技术方法的实施依托动态剪切流变仪，主要是测试沥青胶结料加载阶段过后恢复阶段的内应力，其原理是在沥青胶结料加载后的恢复阶段，设置恢复阶段的剩余应变保持不变。考虑在卸载阶段没有任何外加力时沥青胶结料的剩余应变会在内应力的驱动下持续减小，当应变率保持为零并随着时间保持不变时，内应力与外应力实现平衡，这时所输出的外应力数值就被视作相对应的内应力大小。本方法简单灵活，使用方便，为准确测试驱动沥青胶结料恢复和愈合性能的内应力提供了简单易行的室内试验方法，并根据实验结果给出了相关的预测模型。
[0023](2)本专利技术在确保测试结果准确的前提下，克服了现有沥青胶结料内应力测试方法存在的经验性依赖、操作繁琐耗时、成功率低、测点有限、测试范围较小、需要多级拟合方程等缺陷；
[0024](3)本专利技术可简单有效的实现沥青胶结料内应力的获取和测试，效果理想且具有普适性，适用于常见的基质沥青和SBS改性沥青；
[0025](4)本专利技术对于从机理上研究沥青路面的恢复和愈合特性，增加实际服役沥青路面的使用寿命和增强行车舒适性等方面有着重要的现实意义。
[0026](5)根据本文提出的一种驱动沥青胶结料恢复和愈合的内应力测试方法，考虑到内应力是驱动其恢复和愈合的源动力，定义一种新的物理量—愈合模量，通过结合动力学方法更直观有效的表征沥青胶结料的自愈合能力。
附图说明
[0027]图1为本专利技术实施提供的测试驱动沥青胶结料恢复和愈合特性内应力方法的流程图。
[0028]图2为本专利技术实施提供的测试驱动沥青胶结料恢复和愈合特性内应力方法的原理图。
[0029]图3为本专利技术具体实施例1和对比验证例1中无损条件内应力结果对比图。
[0030]图4为本专利技术具体实施例2和对比验证例2中有损条件内应力结果对比和模型预测结果图。
[0031]图5给出了本专利技术具体实施例3的无损和有损基质沥青在不同温度下的愈合模量结果图。
[0032]图6给出了本专利技术具体实施例3的基质沥青和SBS改性沥青的愈合活化能结果图。
具体实施方式
[0033]本专利技术提供了一种实现驱动沥青胶结料性能恢复和愈合特性的内应力测试方法及应用，包括以下步骤：
[0034]将加热后的沥青胶结料滴到硅胶模具中，待其冷却后制得试样；
[0035]在动态剪切流变仪中设置试验条件，包括蠕变加载试验和零应变率恢复试验；
[0036]将试样按照设定的动态剪切流变仪试验条件使用8mm平行板进行试验，并输出记录随时间增长的不同应力值；
[0037]根据力的平衡原理，该输出的应力值大小等于内应力。而后，根据试验测试结果，给出内应力的预测模型。
[0038]在本专利技术中，所述在动态剪切流变仪中设置试验条件包括两部分，即蠕变本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种驱动沥青胶结料恢复和愈合的内应力测试方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将加热后的沥青胶结料滴到硅胶模具中，冷却后制得试样；2)在动态剪切流变仪中设置试验条件，包括蠕变加载试验和零应变率恢复试验；3)将试样按照设定的动态剪切流变仪试验条件使用平行板进行试验，并输出记录随时间增长的不同应力值和剩余应变值；4)根据力的平衡原理，动态剪切流变仪输出的应力值大小等于内应力，根据试验测试结果，给出内应力的预测模型：其中，σ
i
为内应力，t为恢复时间，a,b,c,d为模型参数；5)考虑到内应力和剩余应变是沥青胶结料恢复和愈合特性的驱动力和表现形式，用愈合模量表示，用来表征不同沥青胶结料的自愈合能力特性：其中，H为愈合模量，ε
r
为剩余应变。2.根据权利要求1所述的驱动沥青胶结料恢复和愈合的内应力测试方法，其特征在于，步骤2)中，所述的蠕变加载试验为无损试验或有损试验...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗雪，马福全，江训利，黄志义，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：