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一种基于玄武岩纤维沥青混合料抗裂性能的断口制样方法

阅读:1089发布:2020-06-07

专利汇可以提供一种基于玄武岩纤维沥青混合料抗裂性能的断口制样方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种基于 玄武岩 纤维 沥青 混合料抗裂性能的断口制样方法。所述的基于玄武岩纤维沥青混合料抗裂性能的断口制样方法是先采用 马 歇尔标准击实法成型玄武岩纤维沥青混合料试件,进行不同 温度 条件下的沥青混合料劈裂试验,选取试验完成后马歇尔试件断面和典型小试样,通过 数码相机 、扫描电镜等光学仪器观测间接拉伸断面和微观形貌,从宏观和细观两方面观测玄武岩沥青混合料的断口形貌特征。本发明制样方法得到的断口形貌多样、干净无污染,无外界人为因素的干扰影响,同时可以分析沥青混合料抗裂性能与断口形貌的关系,进一步分析玄武岩纤维增强沥青混合料抗裂性能的改善机理。,下面是一种基于玄武岩纤维沥青混合料抗裂性能的断口制样方法专利的具体信息内容。

1.一种基于玄武岩纤维沥青混合料抗裂性能的断口制样方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)采用歇尔标准击实法成型玄武岩纤维沥青混合料试件;
(2)进行不同温度条件下的沥青混合料劈裂试验,记录下相关试验结果;
(3)选取试验完成后的马歇尔试件断面,拍摄劈裂试件断面,用于宏观观察多种断口破坏形式;
(4)选择尺寸为20±1mm×20±1mm×20±1mm的试样,将试样置于SCD-500离子膜仪器中,在试样表面镀上一层金属膜,得到用于XL-30ESEM环境扫描电镜观测的试样。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(2)中,劈裂试验的主要试验指标有劈裂抗拉强度、破坏拉伸应变和破坏劲度模量。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(3)中,采用数码相机拍摄劈裂试件断面。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(4)中,试样需满足干净无污染、干燥无分条件。

说明书全文

一种基于玄武岩纤维沥青混合料抗裂性能的断口制样方法

技术领域

[0001] 本发明涉及公路建筑材料研究领域,具体涉及一种基于玄武岩纤维沥青混合料抗裂性能的断口制样方法。

背景技术

[0002] 纤维在改善沥青混合料路用性能,提高沥青路面使用品质方面得到了工程界的普遍认可,但由于其研究和应用时间较短,还存在如下问题:1、玄武岩纤维作为一种新型纤维产品,在我国道路工程领域的应用还处于开发验证阶段,沥青混合料用玄武岩纤维产品的技术标准尚不成熟。因此,有必要针对玄武岩纤维沥青混合料的应用继续开展大量的研究工作。
[0003] 2、关于玄武岩纤维改善沥青混合料的机理分析还不够深入。鉴于研究手段限制,对于纤维在沥青混合料中的分散状态、分布形貌,纤维对沥青混合料内部缺陷的约束情况及纤维对沥青混合料微裂缝的阻滞情况的形貌研究比较少见,且未见国内有研究纤维沥青混合料断口形貌特征与学性能关系的研究报道。
[0004] 对土木工程材料而言,近30年来主要进行了以岩石为主的断口形貌研究。很多学者应用电镜观察多种载荷条件下岩石的破坏断口形貌,分析岩石的断裂机理,揭示岩石断裂的性质及破坏规律。董宇光等在对混凝土四点剪切试件的断口形貌细观分析基础上,计算获得了断口的分形维数,系统分析了断裂能与断口分形维数之间的关系,进一步讨论了混凝土断裂的微观形貌特征与宏观力学之间的关系。
[0005] 由于沥青混合料断口几乎布满黑色沥青膜,通过断口观测分析沥青混合料的破坏特征变得非常困难,因此对沥青混合料断口形貌的研究较少,同时沥青的黏韧性使得进行微观试验的取样和制件很困难,通常在取样时会不同程度的破坏断口原有形貌。
[0006] 扫描电镜由于其高分辨率的图像测试能力,在材料的微观形貌观测中一直倍受研究者的青睐。不过目前的使用扫描电镜观测时制样方法不一,没有统一标准,但需确保样品表面没有被污染,如果有污染,需在不损坏样品表面纹理的情况下适当进行清洗,然后烘干。玄武岩纤维在沥青混合料中分布有三维乱向和局部成团,试件在受力情况下易产生集料断裂、石料-沥青界面脱胶破坏、沥青砂浆层破坏、纤维被拔出等破坏形式,常见的切割制样方法易破坏沥青混合料断口原有形貌,不能较全面的反映出整个断裂破坏面的微观结构特征和玄武岩纤维在破坏面的分布情况。切割时会产生大量灰尘和污,附着在样品表面层,难以清理。利用扫描电镜样品进行表面微观分析时,会发现很多微尘附着在表面,对观测结果产生影响。

发明内容

[0007] 本发明的目的是提出一种基于玄武岩纤维沥青混合料抗裂性能的断口制样方法,通过该方法可以分析沥青混合料抗裂性能与断口形貌的关系。
[0008] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的:依据本发明提出的一种断口制样方法,包括以下操作步骤:
(1)采用歇尔标准击实法成型玄武岩纤维沥青混合料马歇尔圆柱形试件,试样直径为101.6mm±0.25mm、高为63.5mm±1.3mm;
(2)进行不同温度条件下的沥青混合料劈裂试验,记录下相关试验结果,用于宏观分析;
(3)选取劈裂试验完成后的马歇尔试件断面,并拍摄劈裂试件断面,用于宏观观察断口破坏形式的试样;
(4)选择尺寸为20±1mm×20±1mm×20±1mm的典型小试样,将典型小试样置于SCD-
500离子膜仪器中,在试样表面镀上一层金属膜,得到用于XL-30ESEM环境扫描电镜观测的试样。
[0009] 进一步的,步骤(2)中,劈裂试验的主要试验指标有劈裂抗拉强度、破坏拉伸应变和破坏劲度模量。
[0010] 进一步的,步骤(3)中,采用数码相机拍摄劈裂试件断面。
[0011] 进一步的,步骤(4)中,典型小试样需满足干净无污染、干燥无水分条件。
[0012] 与现有技术相比,本发明具有以下优点:(1)本发明制备的样品断口形貌多样,干净无污染,干燥无水分。
[0013] (2)制样方法简单,操作方便,一举两得。基于进行玄武岩纤维沥青混合料劈裂试验的情况下,结合劈裂试验指标(劈裂抗拉强度、破坏拉伸应变、破坏劲度模量),观测混合料试件断面和典型小试样样品,既可以从宏观和微观两方面分析沥青混合料抗裂性能与断口形貌的关系,又能进一步分析玄武岩纤维增强沥青混合料抗裂性能的改善机理。附图说明
[0014] 附图1是本发明采用的劈裂试验示意图。
[0015] 附图2是本发明实施例中所制备的劈裂试件断面图(a:5℃,b:-5℃,c:-15℃)。
[0016] 附图3是本发明实施例中所制备的典型小试样镀金后的示意图。
[0017] 附图4是本发明实施例中所制备的典型小试样微观观测图(a:纤维拔出破坏,b:纤维阻裂,c:纤维乱向分布)。
[0018] 附图5是本发明实施例中切割方法制备的试样图。
[0019] 附图6是本发明实施例中切割方法制备的试样微观观测图(a:纤维拔出破坏,b:纤维阻裂,c:纤维乱向分布)。

具体实施方式

[0020] 下面结合具体实施例对本发明所述的一种基于玄武岩纤维沥青混合料抗裂性能的断口制样方法做进一步说明。
[0021] 本例以玄武岩纤维透水沥青混合料为例,研究玄武岩纤维透水沥青混合料断口形貌特征与抗裂性能的影响。本发明步骤如下:(1)根据JTG E20—2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》,采用标准击实法制作沥青混合料试件,试样呈圆柱形,直径为101.6mm±0.25mm、高为63.5mm±1.3mm。
[0022] (2)然后进行不同温度下的劈裂试验,采用UTM-25伺服式材料动态测试系统,试验温度分别采用-5℃、5℃、15℃等,加载速率采用50mm/min,记录相关试验数据,劈裂试验如附图1所示。
[0023] (3)选取劈裂试验完成后的马歇尔试件断面,采用数码相机拍摄劈裂试件断面,可宏观观察到不同温度条件下玄武岩纤维透水沥青混合料多种断口破坏形式,如附图2所示。
[0024] (4)选择劈裂试验完成后尺寸大致为20mm×20mm×20mm的典型小试样,需满足干净无污染,干燥无水分条件,放入SCD-500离子镀膜仪器中,在试样表面镀上一层金属膜,镀金后的试样如附图3所示。
[0025] (5)采用本发明制备的典型小试样,采用XL-30ESEM环境扫描电镜观测,从微观方面观测玄武岩沥青混合料的断口形貌特征,扫描电镜观测结果如附图4所示。对比切割制样方法所得样品见附图5,采用XL-30ESEM环境扫描电镜微观图见附图6。从附图6中可以看出,采用切割方法制得的样品,用扫描电镜拍出的微观图杂质微尘较多,附着在纤维表面和断面上,悬浮物影响观测,易对观测结果产生影响。
[0026] 通过所述的制样方法既可以观察到玄武岩纤维增强沥青混合料抗裂性能的改善机理,又可以分析沥青混合料抗裂性能与断口形貌的关系。
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