首页 / 专利库 / 物理 / 等响曲线 / 一种道路沥青自愈行为特性的评价方法

一种道路沥青自愈行为特性的评价方法

阅读:1025发布:2020-06-20

专利汇可以提供一种道路沥青自愈行为特性的评价方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种道路 沥青 自愈行为特性的评价方法。该道路沥青自愈行为特性评价方法通过测试不同损伤 水 平和间歇期时长条件下的沥青自愈百分比(%HS),基于“损伤-间歇等效原理”,建立起反映沥青自愈特性的自愈主曲线,以表征道路沥青的自愈行为特性。该方法消除了传统沥青自愈性能评价中损伤状态和间歇期对评价结果的影响,并且通过沥青自愈主曲线所得到的自愈速率(HR)评价指标可进一步量化评价道路沥青的损伤自愈特性。该方法为不同沥青材料自愈性能比较、道路沥青材料的选用以及沥青路面服役过程中自愈性能变化提供技术 支撑 。,下面是一种道路沥青自愈行为特性的评价方法专利的具体信息内容。

1.一种道路沥青自愈行为特性的评价方法,其特征在于:对不同损伤平和间歇期时长的沥青自愈百分比%HS测试结果进行拟合,建立代表沥青自愈行为特性的“自愈主曲线”建立沥青自愈主曲线后,进一步计算得到自愈速率HR指标来量化评价道路沥青的自愈特性,其中HR表征了沥青自愈主曲线中%HS呈线性稳定增长阶段的斜率;
沥青的自愈百分比%HS具体测试如下:首先使用动态剪切流变仪对沥青试样在20℃温度下,按照线性振幅扫描试验方法对沥青进行加速疲劳试验,通过在试验加载过程中引入自愈间歇期来测量自愈间歇期前后损伤变量S的变化;进而,根据自愈间歇期前后损伤变量S的变化来定义沥青的自愈百分比%HS,如以下公式所示,其中,S1为间歇期前的损伤变量值,S2为间歇期后的损伤变量值;
2.根据权利要求1所述一种道路沥青自愈行为特性的评价方法,其特征在于:基于沥青自愈主曲线的自愈速率HR评价指标对沥青自愈特性进行量化分析,HR越高,沥青自愈性能越好。
3.根据权利要求1所述一种道路沥青自愈行为特性的评价方法,其特征在于:要求70号原样基质沥青自愈速率不应低于0.15。
4.根据权利要求1所述一种道路沥青自愈行为特性的评价方法,其特征在于:70号原样基质沥青长期老化24小时后自愈速率不应低于0.10。

说明书全文

一种道路沥青自愈行为特性的评价方法

技术领域

[0001] 本发明属于建筑材料领域,它涉及一种表征道路沥青材料自愈行为特性的表征法。

背景技术

[0002] 沥青作为重要的建筑材料目前主要用于道路工程领域,然后在沥青路面中,由于重复加载所导致的疲劳开裂是路面的主要病害之一。对于沥青疲劳性能的研究一直是道路工程材料领域的热点与难点问题,而目前基于室内连续加载疲劳试验而得到的沥青材料疲劳寿命和室外观测的沥青路面实际疲劳寿命往往有着较大的差距,究其原因,室外沥青路面材料实际服役过程发生的有效自愈是其主要因素之一。因此,理解和量化沥青材料的自愈特性对于沥青路面抗疲劳耐久性设计尤为重要。

发明内容

[0003] 本发明的目的是基于“损伤-间歇等效原理”,针对不同损伤平和间歇期时长条件下测得的自愈百分比(%HS)试验数据,建立表征沥青自愈特性的自愈主曲线,并进一步通过自愈主曲线计算自愈速率(HR)指标以量化评价沥青的自愈行为特性。
[0004] 本发明的具体实施过程和分析方法如下。
[0005] (1)基于沥青自愈试验,测试得到不同损伤水平和间歇期时长条件下的沥青自愈百分比(%HS)数据。
[0006] (2)基于“损伤-间歇等效原理”,以50%损伤水平为参考损伤状态,水平移动其他损伤水平的%HS测试结果,以形成一条连续且光滑的自愈主曲线,则该自愈主曲线揭示了道路沥青的自愈行为特性。
[0007] (3)通过自愈主曲线进一步计算,获得自愈速率(HR)指标以量化评价沥青的自愈行为特性。HR表征了自愈主曲线中%HS呈线性稳定增长阶段的斜率。
[0008] 沥青自愈百分比(%HS)具体测试如下:首先使用动态剪切流变仪对沥青试样在20℃温度下,按照线性振幅扫描试验方法对沥青进行加速疲劳试验,通过在试验加载过程中引入自愈间歇期来测量自愈间歇期前后损伤变量S的变化;进而,根据自愈间歇期前后损伤变量S的变化来定义沥青的自愈百分比%HS,如以下公式所示,其中,S1为间歇期前的损伤变量值,S2为间歇期后的损伤变量值;
[0009]
[0010] 进一步,自愈间歇期时长设计为60s、300s、900s、1800s。
[0011] 对不同沥青进行自愈性能测试,沥青自愈百分比%HS数值越高,自愈能越好;利用自愈百分比%HS选用性能更适宜的沥青,使得建成后的沥青路面具有更好的路用性能。附图说明
[0012] 图1是SBS改性沥青三种损伤状态下的沥青自愈百分比(%HS)试验结果[0013] 图2是SBS改性沥青自愈主曲线的拟合过程
[0014] 图3是SBS改性沥青三种老化状态下自愈主曲线对比图
[0015] 图4是70号基质沥青和SBS改性沥青三种老化状态下自愈速率的对比图具体实施方式
[0016] 在Anton Paar MCR 302动态剪切流变仪(DSR)上,使用8-mm平行板,设置2-mm间隙,对沥青试样在某一特定中温温度下进行LAS试验,其动态剪切应变振幅的扫描范围从0.1%线性增大至30%,加载频率为10Hz,时间设计为5分钟;然后,通过试验中所采集到的剪切应力(τ)和剪切应变(γ)数据,计算得到沥青疲劳失效点,进而计算损伤水平分别为
25%失效、50%失效、75%失效、125%失效所对应的剪切应变(γ);最后,在LAS试验过程中,可分别在以上损伤水平引入自愈间歇期60s、300s、900s、1800s,观测沥青在间歇期内的自愈行为。自愈间歇期时长的选择根据沥青的材料自愈特性为依据,使沥青自愈百分比(%HS)在0%到100%之间均匀分布,通过经验选择以及试验验证,确定60s、300s、900s、1800s作为沥青自愈试验的间歇期。
[0017] 具体实施步骤如下:
[0018] 第一步:完成无自愈LAS试验,得到损伤特性曲线;
[0019] 第二步:置换试样进行基于LAS的自愈试验,加载至选定损伤水平所对应的剪切应变时停止加载,引入选定的自愈间歇期;
[0020] 第三步:从第二步停止加载时所对应的应变值继续加载,直至材料发生内聚力疲劳失效时结束。
[0021] (2)试验完成后,基于自愈间歇期前后的损伤变量S1和S2的计算数值,通过公式(1)计算得到自愈百分比(%HS),并以此作为道路沥青损伤自愈性能的评价指标。
[0022]
[0023] 具体实施方式一:本实施方式中,采用70号基质沥青和SBS改性沥青进行自愈试验,分别获得两种沥青在25%、50%、75%损伤水平下的沥青自愈百分比(%HS)结果。基于“损伤-间歇等效原理”,以50%损伤水平为参考损伤状态,水平移动不同损伤水平的%HS数据,通过Microsoft Excel Solver中的非线性优化求解自愈主曲线中的拟合系数以建立起光滑且连续的自愈主曲线。进而基于自愈主曲线进一步计算得到该沥青的自愈速率(HR)指标结果。
[0024] 具体实施方式二:本实施方式与具体实施方式一的不同是在所采用的70号基质沥青和SBS改性沥青依据规范AASHTO T240进行短期老化处理,
[0025] 具体实施方式三:本实施方式与具体实施方式一的不同是在所采用的70号基质沥青和SBS改性沥青依据规范AASHTO 146R28进行长期老化处理。
[0026] 上述实施方式所获得的计算结果表明:沥青自愈主曲线能够很好地反应不同种沥青的自愈行为差异,自愈速率(HR)等评价指标能够量化区分出沥青的自愈性能变化。
[0027] 利用此方法分析评价SBS改性沥青在三种不同老化状态下自愈性能差异,图3展示了SBS沥青在无老化(OB)状态、短期老化(RTFO)和长期老化(PAV)状态下沥青自愈主曲线的比较,由该图可以看出,无老化状态下的SBS沥青展现出最高的沥青自愈百分比(%HS)数值,随着老化程度的加深,%HS数值不断减少,长期老化状态下展现出最差的自愈百分比数值。图4对比了70#基质沥青、SBS改性沥青在三种老化状态下的自愈速率(HR)的值,展现出了同样的结果:随着老化程度的加深,沥青自愈性能降低。由图4可以发现SBS改性剂对沥青自愈性能具有抑制作用。由此证明了该道路沥青材料自愈行为特性的评价方法的科学有效性。
高效检索全球专利

专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台,是提供专利分析,专利查询,专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。

我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据,免费查、免费专利分析。

申请试用

分析报告

专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析,涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度,系统通过AI智能系统对图表进行解读,只需1分钟,一键生成行业专利分析报告。

申请试用

QQ群二维码
意见反馈