CN103134731A - 一种基于测力延度试验评价sbs改性沥青中sbs掺量的方法 - Google Patents

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李立寒
祁文洋
汪于凯
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Tongji University
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Tongji University
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Abstract

本发明涉及一种基于测力延度试验评价SBS改性沥青中SBS掺量的方法，包括以下步骤：(1)、利用测力延度试验，获得SBS改性沥青的拉力-位移曲线；(2)、对步骤(1)所得拉力-位移曲线进行三阶段划分，第一阶段为普通形变阶段、第二阶段为屈服阶段、第三阶段为发展大变形阶段，获得发展大变形阶段的拉力-位移曲线；(3)、对步骤(2)所得发展大变形阶段的拉力-位移曲线进行积分，获得韧性指标。该方法获得的韧性指标可用于评价SBS改性沥青中SBS掺量。本发明的依据为：基于测力延度试验的SBS改性沥青韧性指标与SBS掺量线性正相关（R2=0.99），与TFOT时间线性负相关（R2=0.98），可有效区分SBS掺量和老化程度对SBS改性沥青性能的影响，是评价SBS改性沥青中SBS掺量的有效指标。

Description

一种基于测力延度试验评价SBS改性沥青中SBS掺量的方法
技术领域
本发明属于道路工程领域，具体涉及一种基于测力延度试验评价SBS改性沥青中SBS掺量的方法。 
背景技术
SBS改性沥青性能优良，已广泛应用于我国高等级公路建设。SBS 掺量是SBS改性沥青使用性能的决定因素。目前，主要采用常规试验、动态剪切试验对SBS改性沥青的性能进行测试与分析，以评价SBS改性沥青中的SBS掺量，但是由于其测试结果不能表征SBS改性沥青的性能特征，且无法有效区分SBS掺量与老化程度对SBS改性沥青性能的影响。因此，亟待一种有效评价SBS改性沥青中SBS掺量的方法。 
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于测力延度试验评价SBS改性沥青中SBS掺量的方法，该测定方法具有试验操作简单，试验结果精确可信，评价指标力学意义明确等特点。 
本发明采用以下技术方案来解决上述技术问题： 
一种基于测力延度试验评价SBS改性沥青中SBS掺量的方法，具体步骤如下：
(1)、利用测力延度试验，在沥青测力延度试验机上进行，测力延度试验机是由普通延度仪、测力计、数据采集和输出装置组成。采用8字型普通延度试模，控制拉伸速度为5cm/min，温度为10℃；获得SBS改性沥青的拉力-位移曲线；
(2)、对步骤(1)所得拉力-位移曲线进行三阶段划分，第一阶段为普通形变阶段，即伸位移零点O至最大拉力点A的OA段，第二阶段为屈服阶段，即最大拉力点A至屈服阶段结束点B的AB段，第三阶段为发展大变形阶段，屈服阶段结束点B至拉伸断裂点C的BC段曲线为发展大变形阶段，获得发展大变形阶段的拉力-位移曲线； 
其中，屈服结束点B的确定方法为：首先，在AC段曲线上预设B点，分别于AB、BC段曲线段上各等间距取10个点的拉力-位移数据；然后，分别对A、B点之间及B、C点之间的拉力-位移数据点进行线性拟合，若拟合直线AB、BC的相关系数R2均大于0.85，则B点为屈服阶段与发展大变形阶段的分界点，否则，重新设定B点位置；
 (3)、对步骤(2)所得发展大变形阶段的拉力-位移曲线进行积分，获得韧性指标，积分方程见式(1)；
Figure RE-606066DEST_PATH_IMAGE001
                           (1)
式中，S—韧性，N·cm；
:  D—位移，cm；
  a、b、c—回归参数，无量纲；
  DB—B点位移，cm；
  DC—C点位移，cm。
其中，回归参数a、b、c可通过应用数理统计分析软件对B、C点间的拉力-位移数据进行二次多项式曲线回归得到。本发明首次提出SBS改性沥青的韧性指标与SBS改性沥青中SBS含量呈线性正相关。为验证SBS改性沥青的韧性指标与SBS含量的线性正相关关系，选用室内制备的SBS掺量分别为2%、3%、4%、5%及6%的SBS改性沥青以及3%SBS掺量的不同TFOT时间（5h、10h、15h）的SBS改性沥青进行常规试验、动态剪切试验及测力延度试验，试验结果见表1和表2。 
表1 不同TFOT时间3%SBS掺量改性沥青性能指标 
Figure RE-622564DEST_PATH_IMAGE002
表2 不同SBS掺量改性沥青性能指标
Figure RE-58224DEST_PATH_IMAGE003
可以看出，除了延度指标外，针入度、软化点和车辙因子等指标与SBS改性沥青中SBS掺量及TFOT时间的相关关系具有一致性，无法有效地区分SBS掺量和TFOT时间对SBS改性沥青性能的影响。当SBS改性沥青中的SBS掺量较高时（≥5%）时，延度指标与SBS掺量及TFOT时间负相关，无法判别SBS改性沥青稠度增大的原因，且延度指标无法体现SBS改性沥青的性能特征。韧性指标与SBS掺量线性正相关（R2=0.99），与TFOT时间负相关（R2=0.98），可有效区分SBS掺量和老化程度对SBS改性沥青性能的影响，是评价SBS改性沥青中SBS掺量的有效指标。
附图说明
图1是本发明基于测力延度试验的SBS改性沥青拉力-位移曲线三阶段划分示意图；OA为普通形变阶段拉力-位移曲线，AB为屈服阶段拉力-位移曲线，BC为发展大变形阶段拉力-位移曲线，虚线1为A、B点之间拉力-位移数据点的拟合直线，虚线2为B、C点之间拉力-位移数据点的拟合直线。 
图2是应用本发明的基于测力延度试验的某SBS掺量改性沥青拉力-位移曲线示意图。 
具体实施方式
下面通过实施例结合附图进一步描述本发明。 
实施例1： 
（1）成型试件：将沥青加热至流淌状态后浇注于“8”字型普通延度试模，室温冷却30~40分钟，放置于10℃的恒温水槽中，保持30分钟后取出，用热刮刀刮除高出试模的沥青，使沥青面与试模面齐平。
（2）保温：将沥青试件放置于10℃的测力延度仪恒温水槽中保温，保温试件不低于60分钟。 
（3）安放试件：将沥青试件试模两端的孔分别套在测力延度仪水槽部端固定的金属棒上，并取下侧模。水面距试件表面应不小于25mm。 
（4）进行测力延度试验：设置拉伸速度为5cm/min，数据采集系统为CCRDI 数据采集系统DAS32 v2. 0，可记录下延度仪拉伸时间、位移和传感器采集到的拉力变化值。 
（5）拉力-位移曲线三阶段划分：将采集到的数据进行分析，如图1所示，找出拉伸位移零点O及拉力-位移曲线上的最大拉力点A，确定屈服阶段结束点B，则曲线段OA、AB、BC分别为普通形变阶段、屈服阶段、发展大变形阶段的拉力-位移曲线。 
（6）韧性计算：利式(1)对步骤(2)所得发展大变形阶段的拉力-位移曲线进行积分，获得SBS改性沥青的韧性；积分方程见式(1)。 
                           (1) 
式中，S—韧性，N·cm；
  D—位移，cm；
  a、b、c—回归参数，无量纲；
  DB—B点位移，cm；
  DC—C点位移，cm。
如图2 所示一例：由测力延度试验，得到某SBS掺量改性沥青试件的拉力-位移曲线，由拉力-位移曲线可得知C点位移DC为46cm；通过对拉力-位移曲线的三阶段划分，可确定B点位移DB为9.3cm；回归参数a、b、c分别为0.005、-0.175、38.2，则韧性指标为：
Figure RE-525383DEST_PATH_IMAGE004
。 

Claims (1)

1.一种基于测力延度试验评价SBS改性沥青中SBS掺量的方法，其特征在于具体步骤如下：
(1)、利用测力延度试验，在沥青测力延度试验机上进行，测力延度试验机是由普通延度仪、测力计、数据采集和输出装置组成；采用8字型普通延度试模，控制拉伸速度为5cm/min，温度为10℃；获得SBS改性沥青的拉力-位移曲线；
(2)、对步骤(1)所得拉力-位移曲线进行三阶段划分，第一阶段为普通形变阶段，即拉伸位移零点O至最大拉力点A的OA段，第二阶段为屈服阶段，即最大拉力点A至屈服阶段结束点B的AB段，第三阶段为发展大变形阶段，屈服阶段结束点B至拉伸断裂点C的BC段曲线为发展大变形阶段，获得发展大变形阶段的拉力-位移曲线； 
其中，屈服结束点B的确定方法为：首先，在AC段曲线上预设B点，分别于AB、BC段曲线段上各等间距取10个点的拉力-位移数据；然后，分别对A、B点之间及B、C点之间的拉力-位移数据点进行线性拟合，若拟合直线AB、BC的相关系数R2均大于0.85，则B点为屈服阶段与发展大变形阶段的分界点，否则，重新设定B点位置；
 (3)、对步骤(2)所得发展大变形阶段的拉力-位移曲线进行积分，获得韧性指标，积分方程见式(1)；
Figure 747994DEST_PATH_IMAGE001
                           (1)
式中，S—韧性，N·cm；
  D—位移，cm；
  a、b、c—回归参数，无量纲；
  DB—B点位移，cm；
  DC—C点位移，cm；
其中，回归参数a、b、c可通过应用数理统计分析软件对B、C点间的拉力-位移数据进行二次多项式曲线回归得到。
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