一种沥青混合料低温抗裂性能评价方法技术

一种沥青混合料低温抗裂性能评价方法，属于道路工程领域。所述方法为：将半圆试件置于环境箱中，环境温度为所在地区极端最低温度

【技术实现步骤摘要】
一种沥青混合料低温抗裂性能评价方法


[0001]本专利技术属于道路工程领域，具体涉及一种沥青混合料低温抗裂性能评价方法。

技术介绍

[0002]沥青路面作为我国高等级公路最常用的结构形式，其使用性能优良，维修养护便捷。但是，由于沥青混合料是一种温度敏感性材料，在不同温度环境下，表现出不同的性能特点。高温环境下，沥青变软、变黏，沥青路面容易发生车辙病害。低温环境下，沥青变硬、变脆，沥青路面容易产生低温开裂病害。在我国北方地区和高海拔地区的寒冷季节，沥青路面低温开裂是难以避免且较为严重的病害形式。裂缝产生后，水分和除冰盐溶液更易侵蚀到沥青路面内部，冻融循环作用及荷载作用下的孔隙水压力作用会对路面结构造成进一步破坏，严重影响路面结构的安全运营与使用耐久性。
[0003]我国公路沥青路面设计规范中以BBR试验评价和选取沥青胶结料，采用劲度模量(S)和模量变化率(m)指标作为主要参数。但是沥青混合料由沥青和不同粒径的多种石料组成，其低温性能不能完全用沥青的性能来表征。因此，规范中建议采用
‑
10℃的低温弯曲破坏试验评价沥青混合料的低温性能(试件尺寸一般为250mm
×
30mm
×
35mm)。但大量工程实践证明，低温弯曲破坏试验同现场拟合试验相关性不强，不能很好反映路面受力状态，其材料指标更多停留在经验层面。还有一些沥青混合料低温性能评价方法(如约束试件温度应力试验)操作繁琐，试验设备价格昂贵，给试验方法的推广应用造成很多不便。
[0004]通过近几年的研究发现，半圆弯拉试验(SCB试验)可以较好的反映沥青混合料低温性能特点。SCB试验主要起源于岩石力学研究，针对抗拉强度、疲劳性能和裂缝竖向位移等指标开展研究。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种沥青混合料低温抗裂性能评价方法，主要适用于季冻区或严寒区，在极端温度下沥青路面易发生低温开裂的区域。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：
[0007]一种沥青混合料低温抗裂性能评价方法，所述方法具体为：
[0008]步骤一：将半圆试件置于环境箱中，试验温度选取沥青路面所在地区极端最低温度，环境温度应稳定在试验温度
±
0.5℃，保温不应少于2h，加载测试过程应在环境箱中完成；
[0009]步骤二：采用三点加载模式，压头尖端应具有接触曲率，半径为12.5
±
0.05mm，试件放置于两支水平放置的圆柱形钢辊之上，两个钢辊之间的间距为0.8倍试件半径，试件的切缝应正好位于两个钢辊连线的中心点上；
[0010]步骤三：调整试件位置使压头对准试件中心，粗调压头位置使其距离试件表面约为1mm，再继续微调压头位置使其与试件轻微接触，直至接触压力稳定于0.1
±
0.01kN；
[0011]步骤四：启动正式加载，加载模式选择试件顶端恒定竖向压位移速率的控制模式，
加载速率选取0.01
‑
0.1mm/min，加载速率根据试验温度综合选定；
[0012]步骤五：采用激光传感器采集并记录压力和位移变化，当荷载下降至0.1kN时，停止试验，绘制压力
‑
位移数据图，然后根据公式分段拟合和计算，进而评价沥青混合料低温性能。
[0013]本专利技术相对于现有技术的有益效果为：相较于低温弯曲破坏试验的小梁试件，半圆试件可以有效缓解试件边缘应力集中现象。且沥青混合料半圆试件容易获取，加之SCB试验操作相对简单，试验设备比较容易加工和改造。因此，经过大量的试验验证，提出了本专利技术的沥青混合料低温抗裂性能评价方法，将有助于补充和完善沥青混合料的低温性能评价标准，为今后沥青混合料低温开裂性能预测提供有益借鉴和技术支持。
附图说明
[0014]图1为试件尺寸示意图；
[0015]图2为试件尺寸立体图；
[0016]图3为半圆弯拉试验典型荷载
‑
位移曲线图。
具体实施方式
[0017]下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本专利技术技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的范围，均应涵盖在本专利技术的保护范围中。
[0018]具体实施方式一：本实施方式记载的是一种沥青混合料低温抗裂性能评价方法，所述方法具体为：
[0019]步骤一：将半圆试件置于环境箱中，试验温度选取沥青路面所在地区极端最低温度，环境温度应稳定在试验温度
±
0.5℃，保温不应少于2h，加载测试过程应在环境箱中完成；
[0020]步骤二：采用三点加载模式，压头尖端应具有接触曲率，半径为12.5
±
0.05mm，试件放置于两支水平放置的圆柱形钢辊之上，两个钢辊之间的间距为0.8倍试件半径，试件的切缝应正好位于两个钢辊连线的中心点上；本专利技术中，三点加载模式中，半圆试件平面与圆柱形钢棍的两个接触点在0.8D上，上面接触点在弧面的中心位置；
[0021]步骤三：调整试件位置使压头对准试件中心，粗调压头位置使其距离试件表面约为1mm，再继续微调压头位置使其与试件轻微接触，直至接触压力稳定于0.1
±
0.01kN，然后开始试验；
[0022]步骤四：启动正式加载，加载模式选择试件顶端恒定竖向压位移速率的控制模式，由于低温环境下沥青混合料试件主要表现为脆性断裂，因此，加载速率选取0.01
‑
0.1mm/min，加载速率根据试验温度综合选定；
[0023]步骤五：采用激光传感器采集并记录压力和位移变化，当荷载下降至0.1kN时，停止试验，绘制压力
‑
位移数据图，然后根据公式分段拟合和计算，进而评价沥青混合料低温性能。典型荷载
‑
位移曲线如图3所示。
[0024]本专利技术将断裂能G
f
作为沥青混合料低温性能评价指标，断裂能指单位面积下试件韧带部分所承受的断裂功，按式(1)计算沥青混合料的断裂能。
[0025][0026]其中，G
f
‑
断裂能(J/m2)，W
f
‑
断裂功(J)，A
lig
‑
韧带区域面积(m2)，A
lig
＝(r
‑
a)
×
t，r
‑
试件半径(m)，a
‑
切口长度(m)，t
‑
试件厚度(m)；
[0027]断裂功W
f
为荷载
‑
位移曲线所围面积，应包含两部分，以荷载峰值为界分为前段功与后段功，应采用数值积分方法计算。若试验在荷载达到0.1kN之前停止，则应通过数值方法对曲线进行外推。峰值前曲线宜采用不低于六次的多项式进行拟合，拟合公式如式(2)。峰值后曲线宜按式(3)采用指数函数进行拟合。断裂功按式(4)计算。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种沥青混合料低温抗裂性能评价方法，其特征在于：所述方法具体为：步骤一：将半圆试件置于环境箱中，试验温度选取沥青路面所在地区极端最低温度，环境温度应稳定在试验温度
±
0.5℃，保温不应少于2h，加载测试过程应在环境箱中完成；步骤二：采用三点加载模式，压头尖端应具有接触曲率，半径为12.5
±
0.05mm，试件放置于两支水平放置的圆柱形钢辊之上，两个钢辊之间的间距为0.8倍试件半径，试件的切缝应正好位于两个钢辊连线的中心点上；步骤三：调整试件位置使压头对准试件中心，粗调压头位置使其距离试件表面约为1mm，再继续微调压头位置使其与试件轻微接触，直至接触压力稳定于0.1
±
0.01kN；步骤四：启动正式加载，加载模式选择试件顶端恒定竖向压位移速率的控制模式，加载速率选取0.01
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0.1mm/min，加载速率根据试验温度综合选定；步骤五：采用激光传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴忠实，易军艳，冯德成，刘妍，王迪飞，
申请(专利权)人：哈尔滨衢安交通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：