基于热重分析测量沥青路面自修复胶囊囊芯含量的方法

本发明具体涉及一种测量自修复胶囊囊芯含量的方法。

背景技术：

1、沥青混凝土路面是高等级公路的主要路面结构之一，沥青混凝土结合料沥青是一种高分子材料，在自然环境作用下会发生组成结构的改变而老化，导致沥青混凝土路用性能急剧衰减，路面出现裂缝、坑槽等病害。现有研究发现，在沥青混凝土中掺入包含有再生剂囊芯的胶囊，可通过胶囊释放再生剂，调和沥青的组成结构，平衡沥青的流变性能，使老化沥青得以原位再生，改善沥青混凝土的路用性能，实现沥青路面的自修复。

2、准确测量沥青路面自修复胶囊囊芯含量，是确定胶囊掺量和自修复沥青混凝土组成设计的基础，也是提高胶囊自修复效果的关键。当前，关于胶囊囊芯含量的测试方法，在现有技术中，一种是通过ct扫描与图像分析技术，近似计算胶囊包裹的再生剂含量，该方法的准确性受到再生剂与囊壁材料边界条件、参数设置和计算方法合理性的制约；一种是通过分别测量胶囊、囊壁材料在囊芯材料挥发温度区间的质量变化，将该温度区间胶囊的囊壁材料的质量损失用单纯的囊壁材料的质量损失加以取代，以确定囊芯的含量，但由于囊壁材料单独存在时与其在胶囊中与囊芯材料共存时的热分解质量损失并不相同，该温度区间囊芯材料的存在会改变囊壁材料的热分解质量损失，从而影响了该方法的准确度，限制了该方法的适用范围。

技术实现思路

1、针对现阶段胶囊囊芯含量测试技术存在的测量方法复杂、不够准确等问题，本发明目的在于提供一种更为准确和实用的胶囊囊芯含量的测试方法，为沥青混凝土路面胶囊自修复技术的开发和推广应用提供技术支持。

2、为达到上述目的，采用技术方案如下：

3、基于热重分析测量沥青路面自修复胶囊囊芯含量的方法，包括以下步骤：

4、(1)通过热重分析仪tga对囊芯材料进行热重分析，测量囊芯完全蒸发时的温度t0；

5、(2)通过热重分析仪tga对囊壁材料和胶囊进行热重分析，分别得到其tg曲线和dtg曲线，确定终止分解温度th1和th2；

6、(3)当囊芯材料的完全蒸发温度t0小于囊壁材料和胶囊的终止分解温度时，以囊壁材料及胶囊两者的终止分解温度较高者th作为温度基准点；当囊芯材料的完全蒸发温度t0大于囊壁材料的终止分解温度时，以t0作为温度基准点；确定该基准点温度下囊壁材料的质量残留百分率p，以及胶囊的质量残留百分率r；

7、经过计算，胶囊囊芯的质量百分含量

8、按上述方案，所述沥青路面自修复胶囊由囊壁材料包裹囊芯材料组成；且所述囊芯材料在进行热重分析时能够完全蒸发。

9、优化的方案中，步骤3当囊芯材料的完全蒸发温度t0大于囊壁材料的终止分解温度时，以t0+n0作为温度基准点，n0为0-50℃。

10、按上述方案，所述自修复胶囊囊芯材料中包含难以蒸发成分时，t0为囊芯材料的终止分解温度；胶囊囊芯的质量百分含量其中，q为囊芯材料中难以蒸发成分与可蒸发成分的质量之比。

11、按上述方案，所述难以蒸发成分为自修复外加剂，如自修复促进剂金属纳米导电材料等。

12、相对于现有技术，本发明有益效果如下：

13、解决了由于无法实现囊芯与胶囊的有效分离，影响图像分析和热重分析方法测试胶囊囊芯含量准确性的技术难题，结果更加准确，方法实用可靠，易于推广。

14、本发明实施例提供的基于热重分析的沥青路面自修复胶囊囊芯含量的测量方法，通过热重分析试验，利用囊芯受热蒸发的特点，结合囊壁、胶囊的热分解和碳化过程中的质量变化特点及相互关联，实现对胶囊囊芯含量的确定。

15、对于胶囊囊芯材料中存在难以蒸发成分的情况也给出了相应的测量方法和计算公式，应用更加广泛，准确度更高。

技术特征：

1.基于热重分析测量沥青路面自修复胶囊囊芯含量的方法，其特征在于包括以下步骤：

2.如权利要求1所述基于热重分析测量沥青路面自修复胶囊囊芯含量的方法，其特征在于所述沥青路面自修复胶囊由囊壁材料包裹囊芯材料组成；且所述囊芯材料在进行热重分析时能够完全蒸发。

3.如权利要求1所述基于热重分析测量沥青路面自修复胶囊囊芯含量的方法，其特征在于步骤(3)当囊芯材料的完全蒸发温度t0大于囊壁材料的终止分解温度时，以t0+n0作为温度基准点，n0为0-50℃。

4.基于热重分析测量沥青路面自修复胶囊囊芯含量的方法，其特征在于包括以下步骤：

5.如权利要求4所述基于热重分析测量沥青路面自修复胶囊囊芯含量的方法，其特征在于所述难以蒸发成分为自修复外加剂，所述自修复外加剂包括金属纳米导电材料。

6.如权利要求4所述基于热重分析测量沥青路面自修复胶囊囊芯含量的方法，其特征在于步骤(3)当囊芯材料的终止分解温度t0大于囊壁材料的终止分解温度时，以t0+n0作为温度基准点，n0为0-50℃。

技术总结
本发明公开了一种基于热重分析测量沥青路面自修复胶囊囊芯含量的方法，通过热重分析仪TGA对囊芯材料进行热重分析，测量囊芯完全蒸发时的温度；通过热重分析仪TGA对囊壁材料和胶囊进行热重分析，分别得到其TG曲线和DTG曲线，确定终止分解温度；当囊芯材料的完全蒸发温度小于囊壁材料和胶囊的终止分解温度时，以囊壁材料及胶囊两者的终止分解温度较高者作为温度基准点；当囊芯材料的完全蒸发温度大于囊壁材料的终止分解温度时，以囊芯材料的完全蒸发温度作为温度基准点；确定该基准点温度下囊壁材料的质量残留百分率P，以及胶囊的质量残留百分率R；经过计算公式得到胶囊囊芯的质量百分含量Y；本发明为沥青混凝土路面胶囊自修复技术的开发和推广应用提供技术支持。

技术研发人员：许实,田钦,吴少鹏,刘沐宇,余剑英,刘全涛,刘凯,谢君,陈安琪,万沛,杨鑫馗,邹莹雪,余坤龙
受保护的技术使用者：武汉理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/6/11