玄武岩纤维冷拌环氧SMA-10混合料韧性评价方法技术

本发明专利技术公开一种玄武岩纤维冷拌环氧SMA

【技术实现步骤摘要】
玄武岩纤维冷拌环氧SMA
‑
10混合料韧性评价方法


[0001]本专利技术涉及公路、桥梁工程
，具体涉及一种玄武岩纤维冷拌环氧SMA
‑
10混合料韧性评价方法。

技术介绍

[0002]钢桥面铺装路面是钢桥上的特殊路面结构，正成为中国提供跨越大障碍物通道的主要方式。环氧沥青混合料不仅强度高,韧性好,具有良好的耐老化性和耐化学侵蚀性,而且在高达50℃的典型路面使用温度下具有弹性，提供高抗疲劳性，已被广泛地应用于重载交通路段、机场及钢桥面的道面工程中。目前，在混合料中引入热拌环氧沥青生产工艺复杂，由于其热固特性，施工中对试件和温度要求极高，施工质量难以保证，且有大量的沥青烟与二氧化碳产生。随着国家碳达峰、碳中和理念的推广，冷拌环氧沥青具有施工方便、养护时间短、节能环保等优势，它已成为一种至关重要的钢桥面铺装材料。
[0003]沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)作为一种性能优异的混合料，具有抗车辙性能、抗反射开裂性能以及抗疲劳性能等，被广泛应用于工程实践中。与普通沥青混合料的最大区别在于沥青性能的高要求，一方面是为了防止沥青滴漏,另一方面是为了减少沥青的温度敏感性,提高胶结料的粘度,从而全面改善混合料的路用性能。
[0004]与普通环氧沥青混合料相比，纤维作为一种高性能的加筋材料，可以均匀地分散在环氧沥青混合料中形成网状结构，单掺聚酯纤维对于沥青有着良好的吸附性，适量加入可以有效吸附混合料中自由沥青。随着交通荷载的不断增加，单掺聚酯纤维远远满足不了高等级路面与重载钢桥面铺装层的抗开裂性能。近年来，相关研究表明，单掺玄武岩纤维对环氧沥青混合料裂纹的产生、扩展起到阻滞效应，鉴于不同纤维之间性能区别，对混合料进行纤维复掺，可在单掺纤维的基础上，进一步提高环氧沥青混合料路用性能。
[0005]目前用于评价环氧沥青混合料韧性的主要试验方法有低温小梁弯曲试验、间接拉伸沥青开裂试验和半圆弯曲试验等。虽然所选方法可以有效区分多种模式下的增韧效果，但很难跟踪和描述混合料的韧性。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种玄武岩纤维冷拌环氧SMA
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10混合料韧性评价方法，通过向SMA
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10混合料中按比例地掺入短切玄武岩纤维和短切聚酯纤维，可以提高混合料的高温稳定性能、抗裂性能和抗疲劳性能，并且较单掺某一种纤维其综合性能有很大提高。并结合DIC技术准确捕捉混合料表面上的真实位移和应变分布，通过计算试件的实时裂纹扩展长度对玄武岩纤维冷拌环氧SMA
‑
10混合料进行韧性评价。
[0007]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种玄武岩纤维冷拌环氧SMA
‑
10混合料韧性评价方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1：采用轮碾法成型玄武岩纤维冷拌环氧SMA
‑
10混合料试件，对试件进行切割并处理；步骤2：进行LTTB测试，对切割后试件进行实时拍摄，以获取混合料切片图像；
[0009]步骤3：基于上述切片图像，提取图像特征参数，并进行相关指标的计算，基于DIC技术对混合料的韧性进行评价。
[0010]进一步的，通过轮碾法成型大小为300mm
×
300mm
×
50mm的玄武岩纤维冷拌环氧SMA
‑
10混合料试件，随后采用切割机对该试件进行切割，对试件进行切割后得到尺寸大小为250mm
×
30mm
×
35mm的四棱柱体试件。
[0011]进一步的，采用轮碾法成型玄武岩纤维冷拌环氧SMA
‑
10混合料试件，对试件进行切割并打磨抛光表面喷涂黑漆静置15min喷洒白漆。
[0012]进一步的，玄武岩纤维冷拌环氧SMA
‑
10混合料，以质量百分比计，该混合料包括如下组分：冷拌环氧沥青6.15％～6.54％，纤维0.286％～0.346％，矿料93.11％～93.56％。
[0013]更进一步的，矿料包括矿粉和粗细集料，矿粉占矿料总质量的11％，粗细集料中的1#料、2#料、3#料、4#料分别占矿料总质量的3％、53％、11％、22％。
[0014]更进一步的，纤维包括短切玄武岩纤维和短切聚酯纤维，纤维长度均为6mm，直径均为7μm，玄武岩纤维和聚酯纤维的质量比例为2:1。
[0015]更进一步的，玄武岩纤维冷拌环氧SMA
‑
10混合料，由如下步骤制备：
[0016](1)将粗细集料和矿粉在105℃
±
5℃下预先加热5h以上，取出粗细集料和矿粉冷却直至室温；
[0017](3)将冷却后的粗细集料加入拌合锅内，掺入纤维均匀拌合90s，再加入冷拌环氧沥青均匀拌合90s，最后掺入矿粉均匀拌合90s，制得所述的玄武岩纤维冷拌环氧SMA
‑
10混合料。进一步的，采用UTM
‑
25机对切割后试件进行LTTB测试，并使用高速摄像机记录该试件开裂过程，直至试件完全断裂为止。
[0018]进一步的，使用Matlab软件中Ncorr程序进行分析，提取图像特征参数，并进行相关指标的计算，查看试件的位移和应变计算结果：U、V、应变E
xx
、应变E
yy
和应变E
xy
，通过计算该试件的实时裂纹扩展长度对玄武岩纤维冷拌环氧SMA
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10混合料进行韧性评价，实时裂纹扩展长度L的计算公式如下：
[0019][0020]式中：x
i+1
，y
i+1
分别是i+1张切片图像的水平实时尖端坐标和垂直实时尖端坐标；x
i
，y
i
分别是i张切片图像的水平实时尖端坐标和垂直实时尖端坐标；δ指的是切片图像尺寸像素的转化系数；n指的是切片图像的数量。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有如下优势：
[0022](1)本专利技术所述的玄武岩纤维冷拌环氧SMA
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10混合料，可有效提高混合料的高温稳定性能、抗裂性能和抗疲劳性能，在拌合、运输和施工中能有效地减少沥青烟气及二氧化碳的排放，可进一步加快国家碳达峰、碳中和进程；
[0023](2)在SMA
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10混合料中按2:1的质量比例复掺短切玄武岩纤维和短切聚酯纤维，能够充分发挥两种纤维的优势，较单掺某一种纤维其综合性能显著改善，具有重要的社会意义和经济效益。
[0024](3)利用室内试验制作的LTTB试件进行分析，基于DIC技术能够较为高效地反映玄武岩纤维冷拌环氧SMA
‑
10混合料的韧性。该方法测试时间短，操作简单，精度高，为高等级路面与重载钢桥面铺装层的抗裂研究提供新的方法和参数。
附图说明
[0025]图1为本专利技术玄武岩纤维冷拌环氧SMA
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10混合料韧性评价方法的流程图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种玄武岩纤维冷拌环氧SMA
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10混合料韧性评价方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：采用轮碾法成型玄武岩纤维冷拌环氧SMA
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10混合料试件，对试件进行切割并处理；步骤2：进行LTTB测试，对切割后试件进行实时拍摄，以获取混合料切片图像；步骤3：基于上述切片图像，提取图像特征参数，并进行相关指标的计算，基于DIC技术对混合料的韧性进行评价。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过轮碾法成型大小为300mm
×
300mm
×
50mm的玄武岩纤维冷拌环氧SMA
‑
10混合料试件，随后采用切割机对该试件进行切割，对试件进行切割后得到尺寸大小为250mm
×
30mm
×
35mm的四棱柱体试件。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用轮碾法成型玄武岩纤维冷拌环氧SMA
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10混合料试件，对试件进行切割并打磨抛光表面喷涂黑漆静置15min喷洒白漆。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，玄武岩纤维冷拌环氧SMA
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10混合料，以质量百分比计，该混合料包括如下组分：冷拌环氧沥青6.15％～6.54％，纤维0.286％～0.346％，矿料93.11％～93.56％。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，矿料包括矿粉和粗细集料，矿粉占矿料总质量的11％，粗细集料中的1#料、2#料、3#料、4#料分别占矿料总质量的3％、53％、11％、22％。6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，纤维包括短切玄武岩纤维和短切聚酯纤维，纤维长度...

【专利技术属性】
技术研发人员：任全生，韩方元，肖鹏，王业，康爱红，薛晓薇，邬惠娟，杨洋，郭瑞，
申请(专利权)人：扬州大学江苏天龙玄武岩连续纤维股份有限公司，
类型：发明
国别省市：