一种测试沥青结合料抗裂性能的方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及沥青结合料的性能评价技术领域，具体涉及一种测试沥青结合料抗裂 性能的方法。
【背景技术】
[0002] 大多数的路面病害（纵向裂缝，热开裂裂缝，反射裂缝）都与沥青的断裂性能有 关。沥青材料中断裂性能的存在显著的影响路面的服务水平。
[0003] 道路表面开裂以后，重复的交通荷载在各种因素的作用下产生的裂缝尖端处的应 力集中，造成表面的开裂。一方面破坏了结构的整体性和连续性，另一方面会促使裂缝的进 一步发展。
[0004] Superpave(高性能沥青路面）沥青胶结料规范中提出采用弯曲梁流变仪法（BBR) 测试沥青弯曲蠕变劲度S和m值来评价沥青结合料的抗裂性能。但是BBR法测试沥青结合 料低温的抗裂性能，不能说明裂纹是如何萌生和裂纹扩展的规律。BBR不能准确的表征沥青 结合料的抗裂性能。
[0005] 因此，如何通过新的实验方法建立新的指标以合理的评价沥青结合料的抗裂性能 具有重要的研究意义。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种通过对沥青结合料的荷载和跨中挠度进行测试，并且测 试方法简单、结果可靠的测试沥青结合料抗裂性能的方法。
[0007] 为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是由以下步骤组成：
[0008] (1)将被测试沥青结合料制备成长方体试样，在长方体试样的单侧边缘中部加工 切口，脱模后在〇~60°C内恒温保持60 ± 5min;
[0009] (2)在试样的切口内设置有位移传感器，利用液压加载装置对试样的中部与切口 相对的另一侧施加集中荷载，加载速率为〇. 5~2mm/min，安装在试样加载点处的应力传感 器实时采集荷载，并将其传送给计算机，同时位移传感器实时采集跨中挠度传送给计算机， 直到试样断裂成两半；
[0010] (3)计算机根据步骤（2)记录的荷载和跨中挠度，以跨中挠度为横轴，荷载为纵 轴，作出荷载-跨中挠度曲线，计算跨中挠度从〇至CT0D区间与荷载-跨种挠度曲线所围 成的面积即为该沥青结合料的断裂能Gf，计算公式如下：
[0011]
[0012] 其中：P为荷载，MPa;
[0013] CT0D为跨中挠度，mm;
[0014] Gf为断裂能，KJ;
[0015] 从而确定出该沥青结合料的抗裂性能。
[0016] 上述切口的截面为等腰三角形，顶角为58~62°，切口的深度a与试样高度w之 间满足：a/w彡1/10。
[0017] 本发明提供的测试沥青结合料抗裂性能的方法，在模拟试样的中部加工缺口，可 以借助于BBR等实验设备对试样中部施加荷载并通过位移传感器和应力传感器实时检测 其荷载与跨中烧度，根据荷载-跨中烧度曲线计算出沥青结合料的断裂能Gf，并提出屈服能 指标对沥青结合料的抗裂性能进行评价，该实验方法所需设备简单便宜，测试过程简便易 行，测试结果稳定可靠，采取断裂能可以准确的评价裂缝的萌生及扩展情况。
【附图说明】
[0018] 图1为沥青结合料试样截面示意图。
[0019] 图2为荷载-跨种挠度曲线。
[0020] 图3为实验一断裂能和实验二的劲度模量的拟合曲线。
【具体实施方式】
[0021] 现结合附图和实施例对本发明的技术方案进行进一步说明。
[0022] 实施例1
[0023] 本实施例的测试是借助于弯曲梁蠕变试验仪器（BBR)来实现，具体测试沥青结合 料抗裂性能的方法由以下步骤组成：
[0024] (1)将待测试的沥青结合料缓慢加热至流动状态后，倒入模具中成型，浇筑完成后 将模具置于室温下冷却，达到脱模条件时，拆掉模具，将试件从中转移出来，得到单侧边缘 中部加工有切口的长方体试样，如图1所示，脱模后将试样放入达到实验温度的恒温浴中， 在45°C内恒温保持60min。
[0025] 为了保证实验结果模拟准确，切口的截面加工为顶角为60°的等腰三角形，切口 的深度a与试样的高度w之间满足：a/w= 1/12。
[0026] (2)利用弯曲梁蠕变试验仪器对试样进行单边缘弯曲流变实验，在试样的切口内 设置有位移传感器，利用液压加载装置对试样的中部与切口相对的另一侧施加集中荷载， 加载速率为lmm/min，安装在试样加载点处的应力传感器实时采集荷载，并将其传送给计算 机，同时位移传感器实时采集跨中挠度传送给计算机，应力传感器和位移传感器的传送间 隔时间为〇. 3s，并且测试精度为99%，直到试样断裂成两半。
[0027] (3)计算机根据步骤（2)记录的荷载和跨中挠度，以跨中挠度为横轴，荷载为纵 轴，绘制荷载-跨中挠度曲线，如图2,计算跨中挠度从0至CT0D区间与荷载-跨种挠度曲 线所围成的面积即为该沥青结合料的断裂能Gf，计算公式如下：
[0028]
[0029] 其中：P为荷载，MPa;
[0030] CT0D为跨中挠度，mm;
[0031] Gf为断裂能，KJ;
[0032] 从而确定出该沥青结合料的抗裂性能。
[0033] 实施例2
[0034] 本实施例中，步骤（1)是将待测试的沥青结合料缓慢加热至流动状态后，倒入模 具中成型，浇筑完成后将模具置于室温下冷却，达到脱模条件时，拆掉模具，将试件从中转 移出来，得到单侧边缘中部加工有切口的长方体试样，脱模后将试样放入达到实验温度的 恒温浴中，在〇°C内恒温保持65min;本实施例中切口的截面加工为顶角为58°的等腰三角 形，切口的深度a与试样的高度w之间满足：a/w= 1/10。
[0035] 步骤（2)是：利用弯曲梁蠕变试验仪器对试样进行单边缘弯曲流变实验，在试样 的切口内设置有位移传感器，利用液压加载装置对试样的中部与切口相对的另一侧施加集 中荷载，加载速率为〇. 5mm/min，安装在试样加载点处的应力传感器实时采集荷载，并将其 传送给计算机，同时位移传感器实时采集跨中挠度传送给计算机，应力传感器和位移传感 器的传送间隔时间为〇. 5s，并且测试精度为99%，直到试样断裂成两半；
[0036] 其他的步骤与实施例1相同。
[0037] 实施例3
[0038] 本实施例的步骤（1)是将待测试的沥青结合料缓慢加热至流动状态后，倒入模具 中成型，浇筑完成后将模具置于室温下冷却，达到脱模条件时，拆掉模具，将试件从中转移 出来，得到单侧边缘中部加工有切口的长方体试样，脱模后将试样放入达到实验温度的恒 温浴中，在60°C内恒温保持55min。切口的截面加工为顶角为62°的等腰三角形，切口的深 度a与试样的高度w之间满足：a/w= 1/15。
[0039] 步骤（2)是利用弯曲梁蠕变试验仪器对试样进行单边缘弯曲流变实验，在试样的 切口内设置有位移传感器，利用液压加载装置对试样的中部与切口相对的另一侧施加集中 荷载，加载速率为2mm/min，安装在试样加载点处的应力传感器实时采集荷载，并将其传送 给计算机，同时位移传感器实时采集跨中挠度传送给计算机，应力传感器和位移传感器的 传送间隔时间为0. 3s，并且测试精度为99%，直到试样断裂成两半。
[0040] 其他的步骤与实施例1相同。
[0041] 本发明的测试方法不仅限于用弯曲梁蠕变试验仪器（BBR)，只要能实现荷载和跨 中挠度的其他仪器均可应用于本发明的测试方法中来实现沥青结合料断裂能的检测。
[0042] 为了验证本发明的技术效果，将下述的5种沥青结合料用下述的测试方法对其抗 裂性能分别进行测试，各沥青结合料的基本技术指标如表1所示。
[0043] 表1为5种沥青结合料的基本技术指标
[0044]
[0045] 测试方法分别如下：
[0046] 方法一：利用实施例1的方法对5种实验沥青结合料测试各试样沥青的断裂能。
[0047] 方法二：采用五种试样沥青，根据AC- 20集配配合比配置沥青混合料进行弯曲破 坏试验，级配见表2,实验温度为-15°C，加载速率为5mm/min，得到破坏强度，破坏拉伸应变 和劲度模量。
[0048] 表2AC- 20级配配合比
[0049]
[0050?-根据imi法一和二/对试i沥青k合Λ的断k能茄沥混'料的'曲实验"劲 度模量数据进行相关性分析，回归分析结果如下图3显示，由结果分析可知，R= 0. 99157， 两者存在很好的相关性。
[0051] 通过实验可以看出，使用本方法测得的沥青结合料的断裂能与沥青混合料的三点 弯曲劲度模量具有很好的相关性，采用沥青结合料的断裂能测试法能够更好的评价沥青结 合料的抗裂性能。
【主权项】
1. 一种测试渐青结合料抗裂性能的方法，其特征在于由W下步骤组成： (1) 将被测试渐青结合料制备成长方体试样，在长方体试样的单侧边缘中部加工切口， 脱模后在O~60°c内恒溫保持60±5min; (2) 在试样的切口内设置有位移传感器，利用液压加载装置对试样的中部与切口相对 的另一侧施加集中荷载，加载速率为0. 5~2mm/min，安装在试样加载点处的应力传感器实 时采集荷载，并将其传送给计算机，同时位移传感器实时采集跨中晓度传送给计算机，直到 试样断裂成两半； 做计算机根据步骤似记录的荷载和跨中晓度，W跨中晓度为横轴，荷载为纵轴，作 出荷载-跨中晓度曲线，计算跨中晓度从0至CTOD区间与荷载-跨种晓度曲线所围成的面 积即为该渐青结合料的断裂能Gf,计算公式如下：其中：P为荷载，MPa; CTOD为跨中晓度，mm; Gf为断裂能，KJ; 从而确定出该渐青结合料的抗裂性能。2. 根据权利要求1所述测试渐青结合料抗裂性能的方法，其特征在于：所述切口的截 面为等腰S角形，顶角为58~62°，切口的深度a与试样高度W之间满足：a/w《1/10。
【专利摘要】本发明涉及一种测试沥青结合料抗裂性能的方法，其是在模拟试样的中部加工缺口，对试样中部施加荷载并通过位移传感器和应力传感器实时检测其荷载与跨中挠度，根据荷载‐跨中挠度曲线计算出沥青结合料的断裂能Gf，本发明的实验方法所需设备简单便宜，测试过程简便易行，测试结果稳定可靠，采取断裂能可以准确的评价裂缝的萌生及扩展情况。
【IPC分类】G01N3/12
【公开号】CN105372133
【申请号】CN201510870812
【发明人】裴建中, 陈旭, 李蕊, 石志梁, 陈临潇, 戴阳, 方凯, 王成超, 张久鹏
【申请人】长安大学
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年12月1日