考虑冻融及老化对沥青混合料性能影响的试验及评价方法技术

考虑冻融及老化对沥青混合料性能影响的试验及评价方法，属于工程材料技术领域，具体方案包括以下步骤：制备沥青混合料试件；确定冻融循环及老化试验参数；在冻融循环的融化过程中同时进行老化试验；对经过冻融循环及老化试验后的沥青混合料试件进行频率扫描试验，得到沥青混合料复数模量随加载频率的变化曲线；利用复数模量的理论公式，对得到的复数模量随加载频率的变化曲线进行拟合，定义高温稳定性影响参数和低温抗裂性影响参数GW(n,t)及DW(n,t)，GW(n,t)及DW(n,t)值越大，表明冻融循环及老化作用对沥青混合料的耐久性影响越大，沥青混合料的性能越不稳定，耐久性越差。耐久性越差。耐久性越差。

【技术实现步骤摘要】
考虑冻融及老化对沥青混合料性能影响的试验及评价方法


[0001]本专利技术属于工程材料
，具体涉及一种考虑冻融及老化对沥青混合料性能影响的试验及评价方法。

技术介绍

[0002]沥青混合料是一种重要的路面材料。由于沥青混合料组成材料中存在沥青，因此沥青混合料的材料性能具有较高的温度敏感性。沥青混合料的性能与温度密切相关。这种相关性主要包括两个方面，即高温稳定性及低温抗裂性。高温稳定性指的是在夏天高温季节沥青混合料不能太软，可以抵抗车辆载荷的作用，不致产生车辙病害；低温抗裂性指的是在冬天低温季节沥青混合料不能太硬，在低温时沥青混合料应当具有一定的变形能力，不致产生裂缝病害。因此，在评价沥青混合料的性能时，应当同时考虑其高温稳定性及低温抗裂性。
[0003]实际服役期间的沥青混合料受到外界环境因素的影响很大，环境因素的影响主要包括两个方面，一是高低温交替导致的冻融循环作用；二是高温及紫外线作用引起沥青材料的老化。在沥青混合料服役期间，这两种作用的影响是长期存在并且是同时发生的。冻融循环及老化作用会导致沥青混合料结构及材料损伤，影响到沥青混合料的高温稳定性及低温抗裂性，进而影响到沥青混合料的耐久性，因此必须同时考虑高温稳定性及低温抗裂性，才能全面分析冻融循环及老化作用对沥青混合料耐久性的影响。目前在沥青混合料耐久性试验研究及评价方面主要存在如下问题。问题1：对于耐久性的两个方面冻融循环及老化作用没有同时考虑。目前对于冻融循环及老化作用，一般情况下都是分开考虑，即对冻融循环及老化作用分别进行试验研究。而实际上冻融循环和老化作用是同时存在的，而且这两种作用是互相影响的，比如冻融循环引起的裂纹会进一步加剧老化的影响。问题2：老化作用包括两个方面：热老化及紫外老化。目前对于这两种老化作用一般情况下是分开考虑，即分别考虑热老化及紫外老化作用。而实际的热老化及紫外老化作用是同时产生的。问题3：在沥青混合料耐久性的评价方面，试验方法较多，并且通过某一个试验只能评价沥青混合料的高温稳定性或低温抗裂性某一方面的性能。缺少通过一个试验能够对沥青混合料的高温稳定性及低温抗裂性进行综合评价的有效评价方法。

技术实现思路

[0004]沥青混合料的耐久性是影响其路用性能的重要因素，沥青混合料的耐久性主要包括冻融循环及沥青老化对其性能的影响。冻融循环会引起沥青混合料组成结构的变化，产生冻胀裂纹；老化作用会引起沥青材料性能的变化。冻融循环及老化作用分别导致沥青混合料微观结构的变化及组成材料性能的变化，进而影响到沥青混合料的耐久性。因此在考虑沥青混合料的耐久性时，应当综合考虑冻融循环及老化的影响，本专利技术提出了一种同时考虑冻融循环及老化作用(同时考虑热老化及紫外老化)对沥青混合料耐久性影响的试验方法，并提出了一种能够对高温稳定性及低温抗裂性同时进行评价的方法。因此本专利技术包
括两部分：一是同时考虑冻融循环及老化作用的试验方法，二是高温稳定性及低温抗裂性的一体化评价方法。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
[0006]一种考虑冻融及老化对沥青混合料性能影响的试验方法，包括以下步骤：
[0007]步骤一、制备沥青混合料试件；
[0008]步骤二、确定冻融循环及老化试验参数；
[0009]步骤三、在冻融循环的融化过程中同时进行老化试验。
[0010]进一步的，步骤二中，冻融循环的参数包括冻融循环次数和每一个循环中的冻结温度、冻结时间、融化温度和融化时间；老化试验参数包括：紫外老化强度、热老化温度和老化时间。
[0011]进一步的，老化时间和融化时间相同。
[0012]一种考虑冻融及老化对沥青混合料性能影响的评价方法，包括以下步骤：
[0013]步骤1、对经过冻融循环及老化试验后的沥青混合料试件进行频率扫描试验，得到沥青混合料复数模量随加载频率的变化曲线；
[0014]步骤2、伯格斯黏弹性力学模型中包括四个元件，分别是弹簧I、弹簧II、黏壶I及黏壶II、基于伯格斯黏弹性力学模型可以得到复数模量的理论公式利用该理论公式对步骤1得到的复数模量随加载频率的变化曲线进行拟合，分别得到公式中的参数，公式中，E、E1分别是弹簧I及弹簧II的弹性模量；η、η1分别是黏壶I及黏壶II的黏度，ω是加载频率；
[0015]步骤3、当E随着冻融循环次数及老化时间的增加而减小时，高温稳定性影响参数定义为GW(n,t)＝1
‑
E(n,t)/E(0,0)；当E随着冻融循环次数及老化时间的增加而增大时，高温稳定性影响参数定义为GW(n,t)＝1
‑
E(0,0)/E(n,t)；当η随着冻融循环次数及老化时间的增加而减小时，低温抗裂性影响参数定义DW(n,t)＝1
‑
η(n,t)/η(0,0)；当η随着冻融循环次数及老化时间的增加而增大时，低温抗裂性影响参数定义DW(n,t)＝1
‑
η(0,0)/η(n,t)，上式中E(n,t)、η(n,t)分别为冻融循环次数为n、老化时间为t时的E及η值；E(0,0)及η(0,0)分别为冻融循环次数为0、老化时间为0时的E及η值，GW(n,t)及DW(n,t)值越大，表明冻融循环及老化作用对沥青混合料的耐久性影响越大，沥青混合料的性能越不稳定，耐久性越差。
[0016]进一步的，为了分析冻融循环及老化作用对沥青混合料耐久性的综合影响，定义综合影响参数ZH(n,t)＝αGW(n,t)+βDW(n,t)，α、β为高温稳定性及低温抗裂性权重系数，α+β＝1，绘出ZH(n,t)随冻融循环次数n及老化时间t的变化曲线，根据曲线的变化趋势，可以对沥青混合料的耐久性进行分析与评价。
[0017]进一步的，在北方地区路面病害以低温开裂为主，此时取α<β；在南方地区路面病害以高温车辙为主，此时取α>β。
[0018]进一步的，步骤2中，E及η分别表征沥青混合料的高温稳定性及低温抗裂性，E越大表示沥青混合料的高温稳定性越好，η越小表示沥青混合料的低温抗裂性越好。
[0019]进一步的，步骤3中，绘制GW(n,t)及DW(n,t)随冻融循环次数n及老化时间t的变化曲线，进一步分析冻融循环及老化对沥青混合料高温稳定性及低温抗裂性的影响及其差异性。
[0020]进一步的，步骤1中，频率范围为0～100Hz，频率间隔为0.1
‑
1Hz，试验温度为25
‑
30℃。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0022]本专利技术提出的试验方法可以同时进行冻融循环试验及老化试验，将两种不同的试验有机的结合在一起，同时考虑了冻融循环及老化作用对沥青混合料耐久性的耦合影响。并且基于同一个力学性能试验，提出了一种可以同时评价沥青混合料高温稳定性及低温抗裂性的方法，该方法可以实现对沥青混合料耐久性全面的快速评价。
附图说明
[0023]图1是伯格斯黏弹性力学模型示意图；
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑冻融及老化对沥青混合料性能影响的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、制备沥青混合料试件；步骤二、确定冻融循环及老化试验参数；步骤三、在冻融循环的融化过程中同时进行老化试验。2.根据权利要求1所述的一种考虑冻融及老化对沥青混合料性能影响的试验方法，其特征在于：步骤二中，冻融循环的参数包括冻融循环次数和每一个循环中的冻结温度、冻结时间、融化温度和融化时间；老化试验参数包括：紫外老化强度、热老化温度和老化时间。3.根据权利要求2所述的一种考虑冻融及老化对沥青混合料性能影响的试验方法，其特征在于：老化时间和融化时间相同。4.一种考虑冻融及老化对沥青混合料性能影响的评价方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、对经过冻融循环及老化试验后的沥青混合料试件进行频率扫描试验，得到沥青混合料复数模量随加载频率的变化曲线；步骤2、伯格斯黏弹性力学模型中包括四个元件，分别是弹簧I、弹簧II、黏壶I及黏壶II、基于伯格斯黏弹性力学模型可以得到复数模量的理论公式利用该理论公式对步骤1得到的复数模量随加载频率的变化曲线进行拟合，分别得到公式中的参数，公式中，E、E1分别是弹簧I及弹簧II的弹性模量；η、η1分别是黏壶I及黏壶II的黏度，ω是加载频率；步骤3、当E随着冻融循环次数及老化时间的增加而减小时，高温稳定性影响参数定义为GW(n,t)＝1
‑
E(n,t)/E(0,0)；当E随着冻融循环次数及老化时间的增加而增大时，高温稳定性影响参数定义为GW(n,t)＝1
‑
E(0,0)/E(n,t)；当η随着冻融循环次数及老化时间的增加而减小时，低温抗裂性影响参数定义为DW(n,t)＝1
‑
η(n,t)/η(0,0)；当η随着冻融循环次数及老化时间的增加而增大时，低温抗裂性影响参数定义为DW(n,t)＝1

【专利技术属性】
技术研发人员：李云良，喻文杨，赵越，董泽蛟，谭忆秋，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：