沥青自愈合性能的测试和评价方法技术

沥青自愈合性能的测试和评价方法，本发明专利技术属于沥青材料性能检测领域，它为了解决目前沥青自愈合性能评价中缺乏有效、准确评价沥青材料自愈合性能的测试方法和评价指标的问题。测试和评价方法：一、线性振幅扫描试验；二、(1)低应变时间扫描试验，利用动态剪切流变仪对沥青试样施加应变幅值为ε

【技术实现步骤摘要】
沥青自愈合性能的测试和评价方法


[0001]本专利技术属于沥青材料性能检测领域，具体涉及一种沥青自愈合性能的评价方法。

技术介绍

[0002]沥青材料是一种具有自愈特性的粘弹性材料，被广泛应用于公路路面、机场道面的建设中。在沥青路面长期服役的过程中，由于重复荷载作用导致的疲劳损伤是影响沥青路面服役状况的主要病害之一。研究表明，在适宜的温度条件和无荷载作用情况下，沥青具备部分或者全部愈合内部裂缝的性能，从而延长路面的服役寿命，改善道路的服役状况。然而，沥青的自愈合特性在现有的沥青路面设计过程中和沥青路面疲劳寿命预估中未得到充分重视，一方面造成了材料的浪费，另一方面无法对实际服役路面的使用寿命做出合理评估。因此，合理、准确量化沥青的自愈能力在长寿命路面设计和路面耐久性分析中显得尤为关键。
[0003]目前，用于沥青自愈合评价的试验方法和评价指标存在一定不足。现有的沥青自愈合测试方法为疲劳
‑
间歇
‑
疲劳试验模式，然后基于两次疲劳试验中的力学参数开展沥青的自愈能力评价。由于疲劳荷载通常超过沥青的线性粘弹性范围，测得的力学参数会受到荷载水平的影响，无法准确反应沥青本身真实的状态。因此，若将疲劳试验过程中得到的大荷载水平下的沥青力学参数作为参考值，用于沥青自愈合情况的评价会影响评价结果的准确性。现有的自愈合评价指标主要包括三种类型，分别为模量类、疲劳寿命类以及模量与疲劳寿命的综合类。沥青自愈合的机理表明，沥青自愈合过程包含模量的恢复和抗疲劳性能的恢复，且抗疲劳性能的恢复滞后于模量的恢复。然而，现有的沥青自愈合评价指标中均不具备既能综合表征沥青的模量和抗疲劳性能恢复程度，又能反映模量恢复和抗疲劳性能恢复程度差异性的能力。因此，现在亟需开发一种新的沥青自愈合能力测试方法和一种能够全面表征沥青自愈合情况的自愈合评价指标。

技术实现思路

[0004]本专利技术是为了解决目前沥青自愈合性能评价中缺乏有效、准确评价沥青材料自愈合性能的测试方法和评价指标的问题，而提出一种评价沥青材料自愈合性能的试验方法和评价指标，用于有效测试和评估沥青的自愈合性能。
[0005]本专利技术沥青自愈合性能的测试和评价方法按照以下步骤实现：
[0006]步骤一、线性振幅扫描试验(LAS)
[0007]将沥青试样在试验温度下保温，利用动态剪切流变仪对沥青试样施加振幅逐渐增大的正弦波荷载，测得动态剪切模量，然后以动态剪切模量为纵坐标、以应变幅值为横坐标得到动态剪切模量
‑
应变曲线测试图，找出动态模量值降低为初始动态剪切模量值的90％的数据点，该数据点对应的应变幅值则为沥青材料的线性粘弹性范围的应变阈值ε
t
；
[0008]步骤二、自愈合试验
[0009]自愈合试验包括低应变时间扫描试验、疲劳试验I、间歇愈合期和疲劳试验Ⅱ，自
愈合试验的过程如下：
[0010](1)低应变时间扫描试验
[0011](新的)沥青试样在试验温度下保温，利用动态剪切流变仪对沥青试样施加应变幅值为ε
s
的低应变时间扫描试验，ε
s
＜ε
t
，计算加载时长内的动态剪切模量的均值作为沥青试样的无损动态剪切模量值|G
*
|0；
[0012](2)疲劳试验I
[0013]根据步骤一中动态剪切模量
‑
应变曲线测试图，选择疲劳试验应变水平ε
L
，且ε
L
＞ε
t
，以动态剪切模量降低至|G
*
|
D
作为疲劳试验I的结束条件，记录疲劳试验I结束时的加载总次数N0；
[0014](3)间歇愈合期
[0015]疲劳试验Ⅰ结束后，卸去荷载，在间歇愈合期的初始阶段和结束阶段分别进行应变水平为ε
s
，加载时长为3～5s的低应变时间扫描试验，分别计算得到间歇愈合期初始阶段和结束阶段低应变时间扫描试验的动态剪切模量均值|G
*
|
D0
和|G
*
|
DH
；
[0016](4)疲劳试验Ⅱ[0017]设置疲劳试验Ⅱ的试验温度、应变幅值以及加载频率与疲劳试验Ⅰ一致，设置疲劳试验Ⅱ的结束条件为即动态剪切模量值小于等于疲劳试验Ⅰ结束时的动态剪切模量值，记录疲劳试验Ⅱ加载的循环次数N1；
[0018]步骤三、根据无损动态剪切模量值|G
*
|0、间歇愈合期初始阶段低应变时间扫描试验的动态剪切模量|G
*
|
D0
、间歇期结束阶段低应变时间扫描试验获取的动态剪切模量|G
*
|
DH
、疲劳试验I加载次数N0和疲劳试验Ⅱ加载次数N1计算表征沥青愈合性能的愈合指数，计算公式如式(1)～(5)所示；
[0019][0020][0021][0022][0023][0024]其中，HI
′
＝沥青模量的恢复程度；HI
″
＝沥青抗疲劳性能的恢复程度；|HI
*
|＝沥青综合性能的愈合程度；tanδ＝表征沥青抗疲劳性能恢复程度与模量恢复程度的差异性。
[0025]本专利技术沥青自愈合性能的测试和评价方法包括以下有益效果：
[0026]在第一次疲劳试验前增加了低应变时间扫描试验，用于获取沥青材料在无损状态下的力学参数；在间歇愈合期的初始阶段和结束阶段增加了低应变时间扫描试验，用于监测沥青材料模量的恢复情况。由于沥青的线性粘弹性参数与荷载水平无关，本试验方法通
过采用小荷载水平得到的线性粘弹性参数，对于沥青完整程度的表征更具有代表性。
[0027]在沥青自愈合评价指标方面，本专利技术提供的评价指标为复数形式的指标，具有更加丰富的物理含义，复数自愈合指标的实部HI
′
表征沥青材料模量的恢复程度，虚部HI
″
表征沥青材料耐久性能的恢复程度，复数自愈合指标的模|HI
*
|表征沥青材料的综合自愈合程度，虚部与实部的比值tanδ表征耐久性性能的恢复情况与模量恢复情况的差异性。本专利技术提出的指标以沥青自愈合机理为基础，能够有效表征沥青自愈合过程，而现有的自愈合评价指标所能表征的物理意义较为单一，难以有效表征沥青自愈合过程。
附图说明
[0028]图1为实施例中沥青自愈合试验过程示意图；
[0029]图2为实施例中间歇愈合期初始阶段和结束阶段施加的低应变时间扫描试验示意图。
具体实施方式
[0030]具体实施方式一：本实施方式沥青自愈合性能的测试和评价方法按照以下步骤实施：
[0031]步骤一、线性振幅扫描试验(LAS)
[0032]将沥青试样在试验温度下保温，利用动态剪切流变仪对沥青试样施加振幅逐渐增大的正弦波荷载，测得动态剪切模量，然后以动态剪切模量为纵坐标、以应变幅值本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.沥青自愈合性能的测试和评价方法，其特征在于该沥青自愈合性能的测试和评价方法按照以下步骤实现：步骤一、线性振幅扫描试验将沥青试样在试验温度下保温，利用动态剪切流变仪对沥青试样施加振幅逐渐增大的正弦波荷载，测得动态剪切模量，然后以动态剪切模量为纵坐标、以应变幅值为横坐标得到动态剪切模量
‑
应变曲线测试图，找出动态模量值降低为初始动态剪切模量值的90％的数据点，该数据点对应的应变幅值则为沥青材料的线性粘弹性范围的应变阈值ε
t
；步骤二、自愈合试验自愈合试验包括低应变时间扫描试验、疲劳试验I、间歇愈合期和疲劳试验Ⅱ，自愈合试验的过程如下：(1)低应变时间扫描试验沥青试样在试验温度下保温，利用动态剪切流变仪对沥青试样施加应变幅值为ε
s
的低应变时间扫描试验，ε
s
＜ε
t
，计算加载时长内的动态剪切模量的均值作为沥青试样的无损动态剪切模量值|G
*
|0；(2)疲劳试验I根据步骤一中动态剪切模量
‑
应变曲线测试图，选择疲劳试验应变水平ε
L
，且ε
L
＞ε
t
，以动态剪切模量降低至|G
*
|
D
作为疲劳试验I的结束条件，记录疲劳试验I结束时的加载总次数N0；(3)间歇愈合期疲劳试验Ⅰ结束后，卸去荷载，在间歇愈合期的初始阶段和结束阶段分别进行应变水平为ε
s
，加载时长为3～5s的低应变时间扫描试验，分别计算得到间歇愈合期初始阶段和结束阶段低应变时间扫描试验的动态剪切模量均值|G
*
|
D0
和|G
*
|
DH
；(4)疲劳试验Ⅱ设置疲劳试验Ⅱ的试验温度、应变幅值以及加载频率与疲劳试验Ⅰ一致，设置疲劳试验Ⅱ的结束条件为即动态剪切模量值小于等于疲劳试验Ⅰ结束时的动态剪切模量值，记录疲劳试验Ⅱ加载的循环次数N1；步骤三、根据无损动态剪切模量值|G
*
|0、间歇愈合期初始阶段低应变时间扫描试验的动态剪切模...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕慧杰，谭忆秋，张超，王飞，肖神清，熊学堂，王英园，
申请(专利权)人：山东高速集团有限公司，
类型：发明
国别省市：