CN107817174A - 一种考虑基板‑胶浆交互作用的体相沥青胶浆动态剪切复数模量测试方法 - Google Patents

一种考虑基板‑胶浆交互作用的体相沥青胶浆动态剪切复数模量测试方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107817174A
CN107817174A CN201711160476.1A CN201711160476A CN107817174A CN 107817174 A CN107817174 A CN 107817174A CN 201711160476 A CN201711160476 A CN 201711160476A CN 107817174 A CN107817174 A CN 107817174A
Authority
CN
China
Prior art keywords
rubber cement
asphalt mastic
test
dynamic
modulus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201711160476.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107817174B (zh
Inventor
董泽蛟
刘志杨
杨晨
周涛
姚蒙阳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Harbin Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Institute of Technology filed Critical Harbin Institute of Technology
Priority to CN201711160476.1A priority Critical patent/CN107817174B/zh
Publication of CN107817174A publication Critical patent/CN107817174A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107817174B publication Critical patent/CN107817174B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/24—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady shearing forces
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N11/00—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0014—Type of force applied
    • G01N2203/0025—Shearing

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

一种考虑基板‑胶浆交互作用的体相沥青胶浆动态剪切复数模量测试方法。涉及一种动态剪切复数模量测试方法。本发明为了解决现有方法测试得到的体相沥青胶浆动态剪切复数模量因为忽略了基板‑胶浆交互作用而导致测试得到的体相沥青胶浆动态剪切复数模量存在误差的问题。方法：制备原始沥青胶浆试件，测试得到不同测试厚度L对应的沥青胶浆试件的动态剪切复数模量检测值G；绘制L/G‑L曲线图，并按照公式进行线性拟合，得到拟合线性函数斜率1/G0，然后计算出考虑基板‑胶浆交互作用后的体相沥青胶浆模量G0。本发明将复杂的微‑宏观交互作用跨越机理大大简化，准确分离基板‑胶浆交互作用影响，得到真实的体相沥青胶浆动态复数模量。

Description

一种考虑基板-胶浆交互作用的体相沥青胶浆动态剪切复数 模量测试方法
技术领域
本发明涉及一种动态剪切复数模量测试方法。
背景技术
准确获取材料物理力学特性，无论对于高承载长寿命的沥青路面结构设计还是性能优异耐久良好的材料研发，都具有重要的作用。随着我国高速公路事业的发展，路用性能优异的沥青路面被广泛应用。在沥青路面结构材料设计、施工以及后期养护维修过程中，往往面临着沥青材料的物理性质与路用性能测试与评价。作为沥青混合料中真实胶结料的沥青胶浆，其本质作用是将一定级配的粗细集料粘接在一起。在实际路面材料中，沥青胶浆的物理力学特性以及胶浆-集料的粘附特性极大影响这沥青混合料路用性能与力学行为。因而，在工程应用与材料研究过程中，沥青胶浆的物理特性与力学行为逐渐引起了人们的注意力，尤其是其粘弹力学行为和流变特性。
目前，国内外众多学者多采用美国SHRP计划(Strategic Highway ResearchProgram)提出的沥青性能测试规范《Binder characterization and evaluation.Volume3:Physicalcharacterization》中的动态剪切流变实验来测试研究体相沥青胶浆的动态剪切复数模量。在该实验中，假设夹于上下平行基板中的沥青胶浆是一种均匀连续各项同性的材料，认为沥青胶浆中各点材料的复数模量相等，通过沥青胶浆的荷载和变形曲线计算求得体相沥青胶浆的动态剪切复数模量。然而，实际测试过程中待测的沥青胶浆需粘结在不锈钢金属基板上，由于沥青胶浆中的极性多环芳香组分与基板Fe等金属活性位存在复杂的分子间作用力，使得粘附于基板表面附近的沥青胶浆组分中极性多环芳香分子聚集发生重分布，引起基板表面的粘附胶浆的物理力学特性改变。该试验中沥青胶浆原本被假设为各项同性的均匀介质，但是由于基板-胶浆交互作用的存在使得该假设不再成立，进而导致测试得到的体相沥青胶浆的动态剪切复数模量存在误差；同时国外众多学者测试不同厚度的沥青和沥青胶浆的动态剪切模量研究中，测得不同厚度的沥青和沥青胶浆试件具有显著不同的剪切模量，均发现了基板-沥青和基板-胶浆交互作用的存在。
而现有的美国SHRP计划(Strategic Highway Research Program)提出的沥青性能测试规范《Binder characterization and evaluation.Volume 3:Physicalcharacterization》中的沥青胶浆动态剪切模量测试方法忽略了基板-胶浆的交互作用，仅采用单一特定厚度大于2000μm的沥青胶浆测得的整体沥青胶浆模量代表体相沥青胶浆的模量，因此这种体相沥青胶浆动态剪切模量测试方法存在误差。
发明内容
本发明为了解决现有方法测试得到的体相沥青胶浆动态剪切复数模量因为忽略了基板-胶浆交互作用而导致测试得到的体相沥青胶浆动态剪切复数模量存在误差的问题，提出一种考虑基板-胶浆交互作用的体相沥青胶浆动态剪切复数模量测试方法。
本发明考虑基板-胶浆交互作用的体相沥青胶浆动态剪切复数模量测试方法按以下步骤进行：
一、将矿粉置于温度为100℃～110℃的烘箱中烘干，然后将烘干后的矿粉与沥青分别置于温度为155℃～165℃的烘箱中，加热4h～6h，得到加热矿粉和加热沥青；
所述的矿粉为石灰岩矿粉；所述的沥青为70#基质沥青。
二、将加热沥青置于温度为155℃～165℃的恒温容器中，在搅拌速度为350r/min～450r/min的条件下，将加热矿粉逐份加入到加热沥青中，搅拌均匀，得到沥青胶浆；
所述的加热矿粉与加热沥青的质量比为(0.8～1.2):1；
三、沥青胶浆浇至动态剪切流变试验模具中，待模具中胶浆试件冷却后得到厚度为L’的圆柱状的原始沥青胶浆试件；当试验测试温度高于35℃时，原始沥青胶浆试件的直径为25mm，当试验测试温度低于35℃时，原始沥青胶浆试件的直径为8mm；
其中，试验测试温度为测试沥青胶浆试件动态剪切复数模量过程中的温度，实际工程应用中主要考虑中高温情况下沥青路面材料的模量刚度性质，因此试验测试温度为5～60℃；
四、启动并矫正动态剪切流变仪，采用清洁剂清洁动态剪切流变仪的上下基板，在动态剪切流变仪的上下基板上的清洁剂挥发后，将动态剪切流变仪试验环境仓的环境温度调整至高于原始沥青胶浆试件中沥青软化温度，调整动态剪切流变仪上基板至上基板和下基板之间的距离大于L’，将步骤三中得到的原始沥青胶浆试件置于动态剪切流变仪下基板上表面中间位置，再调整动态剪切流变仪上基板至上基板和下基板之间的距离为L+50μm，将动态剪切流变仪试验环境仓的环境温度调至试验测试温度，用酒精灯加热刮刀，用热刮刀刮除上下基板侧面被挤出多余的沥青胶浆，确保刮后的胶浆试件圆柱侧面光滑规则，然后将胶浆试件厚度压缩至厚度为L；
所述L为沥青胶浆试件的测试厚度，L为1000μm～3000μm，L’为L+250μm～L+1000μm；
所述清洁剂为汽油、丙酮或石油醚等易挥发的有机溶剂；
五、设置动态剪切流变仪控制模式为应变控制模式，施加动态应变幅值设置为0.25％，荷载频率设置为10Hz，然后进行测试得到测试厚度为L的沥青胶浆试件的动态剪切复数模量检测值G；
六、重复步骤一至步骤五，得到不同测试厚度L对应的沥青胶浆试件的动态剪切复数模量检测值G；
七、将不同测试厚度L对应的沥青胶浆试件的动态剪切复数模量检测值G汇总，并计算L与G的比值L/G，以L为横坐标，以L与G的比值L/G为纵坐标，绘制L/G-L曲线图，并按照公式(1)进行线性拟合，得到拟合线性函数斜率1/G0，然后计算出考虑基板-胶浆交互作用后的体相沥青胶浆模量G0；
公式(1)中，L＝沥青胶浆测试厚度，单位μm，G＝不同测试厚度L的整体沥青胶浆模量检测值，单位MPa，G0＝考虑基板-胶浆交互作用后的体相沥青胶浆的动态剪切复数模量，单位MPa，1/G0＝拟合线性函数斜率，A＝拟合线性函数截距，即基板-胶浆交互作用参数，单位μm/MPa。
本发明考虑基板-胶浆交互作用的体相沥青胶浆动态剪切复数模量测试方法所测定的体相沥青胶浆动态剪切模量G0力学推导过程如下：
首先，国外众多学者测试不同厚度的沥青和沥青胶浆的动态剪切模量研究中，测得不同厚度的沥青和沥青胶浆试件具有显著不同的剪切模量，均发现了基板-沥青和基板-胶浆交互作用的存在，并得到共识认为在基板-沥青和基板-胶浆界面一定厚度内存在特殊的交互作用影响边界层，该边界层受到二者交互作用影响，使得边界内胶浆的力学性质与体相胶浆力学性质相异。可采用图2体相沥青胶浆模量推导流程图对体相沥青胶浆模量进行推导，如图2中a示意图表示：处于上下基板中间的整体胶浆在施加扭矩的作用下测定整体沥青胶浆模量，试验可以抽象为图2中b所示的整体沥青胶浆几何模型；根据已取得的研究共识，上下基板间的胶浆由两部分组成，一部分为靠近基板处的交互作用影响边界层内的沥青胶浆，另一部分为未被交互作用影响的体相沥青胶浆。根据目前公认的粘弹性力学原理，整体沥青胶浆的粘弹本构关系可表达为图2中c所示整体沥青胶浆粘弹本构模型：由两个上下基板附近交互作用影响边界层内沥青胶浆粘弹元件与中间的体相沥青胶浆粘弹元件串联而成。
本发明根据目前公认的基本粘弹性力学原理分析整体沥青胶浆的力学行为：具体过程为：
1、设上下基板附近交互作用影响边界层内的沥青胶浆受到剪应力为τ1、体相沥青胶浆受到剪应力为τ0和整体沥青胶浆受到剪应力为τ，各部分所受剪应力满足受力平衡条件，具体可表达为：
τ1＝τ0＝τ (公式2)
2、设上下基板附近交互作用影响边界层内的沥青胶浆的动态剪切模量为G1、体相沥青胶浆的动态剪切模量为G0和整体沥青胶浆的动态剪切模量为G；上下基板附近交互作用影响边界层内沥青胶浆产生剪切应变为γ1、体相沥青胶浆产生剪切应变为γ1和整体沥青胶浆产生剪切应变为γ1则根据现有公认的粘弹性力学原理，上下基板附近交互作用影响边界层内的沥青胶浆、体相沥青胶浆和整体沥青胶浆的粘弹本构方程可分别表达为：
①上下基板附近交互作用影响边界层内的沥青胶浆的粘弹本构方程为：
τ1＝G1γ1 (公式3)
②体相沥青胶浆的粘弹本构方程为：
τ0＝G0γ0 (公式4)
③整体沥青胶浆的粘弹本构方程为：
τ＝Gγ (公式5)
3、设上下基板附近交互作用影响边界层内的沥青胶浆产生的剪切变形为δ1、体相沥青胶浆产生的剪切变形为δ0和整体沥青胶浆产生的剪切变形为Δ；上下基板附近交互作用影响边界层内的沥青胶浆的厚度为L1、体相沥青胶浆的厚度为L-2L1和整体沥青胶浆的厚度为L，则根据现有公认的粘弹性力学原理，上下基板附近交互作用影响边界层内的沥青胶浆、体相沥青胶浆和整体沥青胶浆产生的剪切变形可分别表达为：
①上下基板附近交互作用影响边界层内的沥青胶浆产生的剪切变形为：
δ1＝γ1L1 (公式6)
②体相沥青胶浆产生的剪切变形为：
δ0＝γ0(L-2L1) (公式7)
③整体沥青胶浆产生的剪切变形为：
Δ＝γL (公式8)
4、根据现有公认的粘弹性力学原理，上下基板附近交互作用影响边界层内的沥青胶浆、体相沥青胶浆和整体沥青胶浆产生的剪切变形满足变形协调，可表达为：
Δ＝2δ1+δ0 (公式9)
将公式(6)～(8)代入公式(9)，可得到：
Δ＝2×γ1L1+γ0(L-2L1) (公式10)
将公式(2)～(5)代入公式(10)，可得到：
进一步化简可得到：
从公式(12)可以看出L/G与L之间呈现线性函数关系，其中1/G0为线性函数的斜率，2L1×(1/G1-1/G0)为线性函数的截距。根据现有的研究共识，当固定试验温度、固定测试胶浆、固定试验基板、改变沥青胶浆测试厚度时，交互作用影响边界层厚度L1、上下基板附近交互作用影响边界层内的沥青胶浆模量G1以及体相沥青胶浆模量G0保持不变，则公式(12)中线性函数斜率1/G0和截距2L1×(1/G1-1/G0)为不变定值。其中截距2L1×(1/G1-1/G0)包含了上下基板附近交互作用影响边界层内的沥青胶浆模量1/G1和交互作用影响边界层厚度L1的影响，因此该项为测定整体沥青胶浆模量L/G中受到上下基板附近交互作用影响边界层影响的项；而其斜率1/G0只包含体相沥青胶浆模量G0，因此该项为测定整体沥青胶浆模量L/G中受到体相沥青胶浆影响的项，可通过该线性函数斜率求得体相沥青胶浆的模量G0。可将不变的截距2L1×(1/G1-1/G0)设为定值A，得到公式(1)：采用公式(1)对不同厚度胶浆测试模量进行线性函数拟合，得到拟合线性函数斜率，进而求出体相沥青胶浆模量G0。
由上述可知，采用本发明方法考虑基板-胶浆间交互作用所测定的体相沥青胶浆模量G0与美国SHRP计划提出的沥青性能测试规范《Binder characterization andevaluation.Volume 3:Physical characterization》中采用的胶浆厚度大于2000μm测定的模量G相比，本发明方法所测定的体相沥青胶浆模量G0不包含上下基板附近交互作用影响边界层的影响。
本发明具备以下有益效果：
1、本发明考虑基板-胶浆间交互作用而准确测试沥青胶浆动态剪切复数模量，提出一种操作简便、物理意义明确、能够准确获取体相沥青胶浆动态剪切复数模量的测试方法。
本发明针对目前体相沥青胶浆动态剪切复数模量测试存在的忽略基板-胶浆交互作用而引起测定模量不准确的现状，本发明基于既有公认的粘弹原理，推导出考虑基板-胶浆交互作用的L/G-L数学关系；将微观的基板-胶浆交互作用量化为宏观基板-胶浆交互作用参数参数A，并将A引入至宏观整体沥青胶浆动态剪切复数模量测试中，将整体沥青胶浆模量测试数据分离为基板-胶浆交互作用参数A和体相沥青胶浆模量两部分，得到了不含基板-胶浆交互作用的体相沥青胶浆模量G0；L/G数学关系曲线图的决定系数高达R2＝0.9997，因为在统计学中决定系数R2值越接近1越说明测试数据L/G越接近拟合的线性方程，进而说明本发明公式对测试数据的拟合效果很好，也说明L/G数学关系式能够有效表征测试数据；通过拟合得到的斜率，求出不含基板-胶浆交互作用的真实的体相沥青胶浆模量，相对于现有测试得到的包含基板-胶浆交互作用的模量更准确的表征了体相胶浆的力学特性；
2、此外，本发明基于现有常用的动态剪切流变试验，试验操作对常规的胶浆流变性能测试方法相似，测试步骤简单易操作，测试结果数据处理方法将复杂的微-宏观交互作用跨越机理大大简化，准确可靠的分离基板-胶浆交互作用影响，得到真实的体相沥青胶浆动态复数模量，为该方法的推广应用提供了便利条件。
附图说明：
图1为实施例1得到的L/G-L曲线图；
图2为本发明体相沥青胶浆模量推导流程图。
具体实施方式：
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意合理组合。
具体实施方式一：本实施方式考虑基板-胶浆交互作用的体相沥青胶浆动态剪切复数模量测试方法按以下步骤进行：
一、将矿粉置于温度为100℃～110℃的烘箱中烘干，然后将烘干后的矿粉与沥青分别置于温度为155℃～165℃的烘箱中，加热4h～6h，得到加热矿粉和加热沥青；
二、将加热沥青置于温度为155℃～165℃的恒温容器中，在搅拌速度为350r/min～450r/min的条件下，将加热矿粉逐份加入到加热沥青中，搅拌均匀，得到沥青胶浆；
三、沥青胶浆浇至动态剪切流变试验模具中，待模具中胶浆试件冷却后得到厚度为L’的圆柱状的原始沥青胶浆试件；当试验测试温度高于35℃时，原始沥青胶浆试件的直径为25mm，当试验测试温度低于35℃时，原始沥青胶浆试件的直径为8mm；
四、启动并矫正动态剪切流变仪，采用清洁剂清洁动态剪切流变仪的上下基板，在动态剪切流变仪的上下基板上的清洁剂挥发后，将动态剪切流变仪试验环境仓的环境温度调整至高于原始沥青胶浆试件中沥青软化温度，调整动态剪切流变仪上基板至上基板和下基板之间的距离大于L’，将步骤三中得到的原始沥青胶浆试件置于动态剪切流变仪下基板上表面中间位置，再调整动态剪切流变仪上基板至上基板和下基板之间的距离为L+50μm，将动态剪切流变仪试验环境仓的环境温度调至试验测试温度，用酒精灯加热刮刀，用热刮刀刮除上下基板侧面被挤出多余的沥青胶浆，确保刮后的胶浆试件圆柱侧面光滑规则，然后将胶浆试件厚度压缩至厚度为L；
所述L为沥青胶浆试件的测试厚度，L为1000μm～3000μm，L’为L+250μm～L+1000μm；
五、设置动态剪切流变仪控制模式为应变控制模式，施加动态应变幅值设置为0.25％，荷载频率设置为10Hz，然后进行测试得到测试厚度为L的沥青胶浆试件的动态剪切复数模量检测值G；
六、重复步骤一至步骤五，得到不同测试厚度L对应的沥青胶浆试件的动态剪切复数模量检测值G；
七、将不同测试厚度L对应的沥青胶浆试件的动态剪切复数模量检测值G汇总，并计算L与G的比值L/G，以L为横坐标，以L与G的比值L/G为纵坐标，绘制L/G-L曲线图，并按照公式(1)进行线性拟合，得到拟合线性函数斜率1/G0，然后计算出考虑基板-胶浆交互作用后的体相沥青胶浆模量G0；
公式(1)中，L＝沥青胶浆测试厚度，单位μm，G＝不同测试厚度L的整体沥青胶浆模量检测值，单位MPa，G0＝考虑基板-胶浆交互作用后的体相沥青胶浆的动态剪切复数模量，单位MPa，1/G0＝拟合线性函数斜率，A＝拟合线性函数截距，即基板-胶浆交互作用参数，单位μm/MPa。
本实施方式具备以下有益效果：
1、本实施方式考虑基板-胶浆间交互作用而准确测试沥青胶浆动态剪切复数模量，提出一种操作简便、物理意义明确、能够准确获取体相沥青胶浆动态剪切复数模量的测试方法。
本实施方式针对目前体相沥青胶浆动态剪切复数模量测试存在的忽略基板-胶浆交互作用而引起测定模量不准确的现状，本实施方式基于既有公认的粘弹原理，推导出考虑基板-胶浆交互作用的L/G-L数学关系；将微观的基板-胶浆交互作用量化为宏观基板-胶浆交互作用参数参数A，并将A引入至宏观整体沥青胶浆动态剪切复数模量测试中，将整体沥青胶浆模量测试数据分离为基板-胶浆交互作用参数A和体相沥青胶浆模量两部分，得到了不含基板-胶浆交互作用的体相沥青胶浆模量G0；L/G数学关系曲线图的决定系数高达R2＝0.9997，因为在统计学中决定系数R2值越接近1越说明测试数据L/G越接近拟合的线性方程，进而说明本发明公式对测试数据的拟合效果很好，也说明L/G数学关系式能够有效表征测试数据；通过拟合得到的斜率，求出不含基板-胶浆交互作用的真实的体相沥青胶浆模量，相对于现有测试得到的包含基板-胶浆交互作用的模量更准确的表征了体相胶浆的力学特性；
2、此外，本实施方式基于现有常用的动态剪切流变试验，试验操作对常规的胶浆流变性能测试方法相似，测试步骤简单易操作，测试结果数据处理方法将复杂的微-宏观交互作用跨越机理大大简化，准确可靠的分离基板-胶浆交互作用影响，得到真实的体相沥青胶浆动态复数模量，为该方法的推广应用提供了便利条件。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一所述的矿粉为石灰岩矿粉。其他步骤和参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤一所述的沥青为70#基质沥青。其他步骤和参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤二所述的加热矿粉与加热沥青的质量比为(0.8～1.2):1。其他步骤和参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤四所述清洁剂为汽油、丙酮或石油醚。其他步骤和参数与具体实施方式一至四之一相同。
用以下实验验证本发明的有益效果：
实施例1：
本实施例考虑基板-胶浆交互作用的体相沥青胶浆动态剪切复数模量测试方法按以下步骤进行：
一、将矿粉置于温度为110℃的烘箱中烘干，然后将烘干后的矿粉与沥青分别置于温度为160℃的烘箱中，加热5h，得到加热矿粉和加热沥青；
所述的矿粉为石灰岩矿粉；所述的沥青为70#基质沥青；
二、将加热沥青置于温度为160℃的恒温容器中，在搅拌速度为400r/min的条件下，将加热矿粉逐份加入到加热沥青中，搅拌均匀，得到沥青胶浆；
所述的加热矿粉与加热沥青的质量比为0.8:1；
三、沥青胶浆浇至动态剪切流变试验模具中，待模具中胶浆试件冷却后得到厚度为L’的圆柱状的原始沥青胶浆试件；当试验测试温度为20℃，原始沥青胶浆试件的直径为8mm；
四、启动并矫正动态剪切流变仪，采用清洁剂清洁动态剪切流变仪的上下基板，在动态剪切流变仪的上下基板上的清洁剂挥发后，将动态剪切流变仪试验环境仓的环境温度调整至高于原始沥青胶浆试件中沥青软化温度，调整动态剪切流变仪上基板至上基板和下基板之间的距离大于L1’，将步骤三中得到的原始沥青胶浆试件置于动态剪切流变仪下基板上表面中间位置，再调整动态剪切流变仪上基板至上基板和下基板之间的距离为L+50μm，将动态剪切流变仪试验环境仓的环境温度调至试验测试温度，用酒精灯加热刮刀，用热刮刀刮除上下基板侧面被挤出多余的沥青胶浆，确保刮后的胶浆试件圆柱侧面光滑规则，然后将胶浆试件厚度压缩至厚度为L；
所述动态剪切流变仪的上基板和下基板材质为不锈钢；
所述L1’为原始沥青胶浆试件的厚度，L1’为1250μm；
所述L为沥青胶浆试件的测试厚度；L1为1000μm；
所述清洁剂为汽油；
五、设置动态剪切流变仪控制模式为应变控制模式，施加动态应变幅值设置为0.25％，荷载频率设置为10Hz，然后进行测试得到测试厚度为L1的沥青胶浆试件的动态剪切复数模量检测值G1；所述G1为0.7999MPa；
六、重复步骤一至步骤五，得到不同测试厚度L2～L4对应的沥青胶浆试件的动态剪切复数模量检测值G2～G4；
其中：L2’为1750μm；L3’为2250μm；L4’为2750μm；L2为1500μm；L3为2000μm；L4为2500μm；G2为0.7582MPa；G3为0.7357MPa；G4为0.7285MPa；
七、将不同测试厚度L对应的沥青胶浆试件的动态剪切复数模量检测值G汇总，并计算L与G的比值L/G，以L为横坐标，以L与G的比值L/G为纵坐标，绘制L/G-L曲线图，并按照公式(1)进行线性拟合，得到拟合线性函数斜率1/G0，然后计算出考虑基板-胶浆交互作用后的体相沥青胶浆模量G0；
公式(1)中，L＝沥青胶浆测试厚度，单位μm，G＝不同测试厚度L的整体沥青胶浆模量检测值，单位MPa，G0＝考虑基板-胶浆交互作用后的体相沥青胶浆的动态剪切复数模量，单位MPa，1/G0＝拟合线性函数斜率，A＝拟合线性函数截距，即基板-胶浆交互作用参数，单位μm/MPa。
图1为实施例1得到的L/G-L曲线图；该曲线中，1/G0为1.4570MPa-1，A为-204.998μm/MPa，该曲线的R2为0.9998；通过公式(1)即可以计算出试验测试温度为20℃时，加热矿粉与加热沥青的质量比为0.8:1的沥青胶浆的动态剪切复数模量G0为0.6863MPa；
实施例2：
本实施例与实施例1不同的是：所述动态剪切流变仪的上基板和下基板材质为安山岩；其他步骤和参数与实施例1相同；
本实施例原始沥青胶浆试件的厚度为L’分别为：L1’为1250μm；L2’为1750μm；L3’为2250μm；L4’为2750μm；所述L为沥青胶浆试件的测试厚度；L1为1000μm；L2为1500μm；L3为2000μm；L4为2500μm；L1～L4对应的沥青胶浆试件的动态剪切复数模量测检测值G1～G4；G1为196.939MPa；G2为184.420MPa；G3为182.240MPa；G4为184.568MPa；
本实施例得到的L/G-L曲线图；该曲线中，1/G0为1.5534MPa-1；A为305.1437μm/MPa；R2为0.9712；通过本实施例可以计算出试验测试温度为20℃时，加热矿粉与加热沥青的质量比为0.8:1的体相沥青胶浆的动态剪切复数模量G0为0.6437MPa。
实施例3：
本实施例与实施例1不同的是：所述动态剪切流变仪的上基板和下基板材质为花岗岩；其他步骤和参数与实施例1相同；
本实施例原始沥青胶浆试件的厚度为L’分别为：L1’为1250μm；L2’为1750μm；L3’为2250μm；L4’为2750μm；所述L为沥青胶浆试件的测试厚度；L1为1000μm；L2为1500μm；L3为2000μm；L4为2500μm；L1～L4对应的沥青胶浆试件的动态剪切复数模量测检测值G1～G4；G1为0.4595MPa；G2为0.6671MPa；G3为0.5539MPa；G4为0.5999MPa；
本实施例得到的L/G-L曲线图；该曲线中，1/G0为1.4672MPa-1；A为483.1268μm/MPa；R2为0.9062；通过本实施例可以计算出试验测试温度为20℃时，加热矿粉与加热沥青的质量比为0.8:1的体相沥青胶浆的动态剪切复数模量G0为0.6816MPa。
实施例4：
本实施例与实施例1不同的是：所述动态剪切流变仪的上基板和下基板材质为石灰岩；其他步骤和参数与实施例1相同；
本实施例原始沥青胶浆试件的厚度为L’分别为：L1’为1250μm；L2’为1750μm；L3’为2250μm；L4’为2750μm；所述L为沥青胶浆试件的测试厚度；L1为1000μm；L2为1500μm；L3为2000μm；L4为2500μm；L1～L4对应的沥青胶浆试件的动态剪切复数模量测检测值G1～G4；G1为1.4902MPa；G2为1.2100MPa；G3为1.0504MPa；G4为0.8685MPa；
本实施例得到的L/G-L曲线图；该曲线中，1/G0为1.4573MPa-1；A为-191.2388μm/MPa；R2为0.9508；通过本实施例可以计算出试验测试温度为20℃时，加热矿粉与加热沥青的质量比为0.8:1的体相沥青胶浆的动态剪切复数模量G0为0.6862MPa。
实施例5：本实施例采用美国SHRP计划提出的沥青性能测试规范《Bindercharacterization and evaluation.Volume 3:Physical characterization》进行测试厚度2000μm的体相沥青胶浆的动态剪切复数模量测试，测试温度为20℃，加热矿粉与加热沥青的质量比为0.8:1；动态剪切流变仪的上基板和下基板材质分别为不锈钢、安山岩、花岗岩和石灰岩；分别得到对应的动态剪切复数模量，0.7357MPa、0.6000MPa、0.5539MPa和1.0504MPa；
将实施例1～5得到的动态剪切复数模量归纳，并分析不同的基板材质对应的动态剪切复数模量的平均值、标准差和变异系数；分析结果如表1所示；所述变异系数是各测试值变异程度的一个统计量，一般来说，变异系数越大，其离散程度的测度值越大，反之越小；
根据沥青胶浆性能共识，体相沥青胶浆的动态剪切复数模量不随动态剪切流变仪的上下基板材质的变化而变化。根据表1实例1～4中采用本发明与采用美国沥青性能测试规范得到的体相沥青胶浆模量对比，可以发现，采用本发明得到的体相沥青胶浆模量G0(MPa)的变异系数为3.054％，而采用美国沥青性能测试规范得到的体相沥青胶浆模量G(MPa)的变异系数为30.475％，说明采用本发明提出的一种考虑基板-胶浆交互作用的体相沥青胶浆动态剪切复数模量测试方法所测定的体相沥青胶浆模量G0基本不随动态剪切流变仪的上下基板材质的变化而变化；而采用美国SHRP计划提出的沥青性能测试规范《Binder characterization and evaluation.Volume 3:Physical characterization》中测定的测试厚度2000μm的模量随动态剪切流变仪的上下基板材质的变化而变化。进而说明本发明方法去除了基板-胶浆交互作用，使测试得到的体相沥青胶浆动态剪切复数模量误差变小，表1

Claims (5)

1.一种考虑基板-胶浆交互作用的体相沥青胶浆动态剪切复数模量测试方法，其特征在于：该方法按以下步骤进行：
一、将矿粉置于温度为100℃～110℃的烘箱中烘干，然后将烘干后的矿粉与沥青分别置于温度为155℃～165℃的烘箱中，加热4h～6h，得到加热矿粉和加热沥青；
二、将加热沥青置于温度为155℃～165℃的恒温容器中，在搅拌速度为350r/min～450r/min的条件下，将加热矿粉逐份加入到加热沥青中，搅拌均匀，得到沥青胶浆；
三、沥青胶浆浇至动态剪切流变试验模具中，待模具中胶浆试件冷却后得到厚度为L’的圆柱状的原始沥青胶浆试件；当试验测试温度高于35℃时，原始沥青胶浆试件的直径为25mm，当试验测试温度低于35℃时，原始沥青胶浆试件的直径为8mm；
四、启动并矫正动态剪切流变仪，采用清洁剂清洁动态剪切流变仪的上下基板，在动态剪切流变仪的上下基板上的清洁剂挥发后，将动态剪切流变仪试验环境仓的环境温度调整至高于原始沥青胶浆试件中沥青软化温度，调整动态剪切流变仪上基板至上基板和下基板之间的距离大于L’，将步骤三中得到的原始沥青胶浆试件置于动态剪切流变仪下基板上表面中间位置，再调整动态剪切流变仪上基板至上基板和下基板之间的距离为L+50μm，将动态剪切流变仪试验环境仓的环境温度调至试验测试温度，用酒精灯加热刮刀，用热刮刀刮除上下基板侧面被挤出多余的沥青胶浆，确保刮后的胶浆试件圆柱侧面光滑规则，然后将胶浆试件厚度压缩至厚度为L；
所述L为沥青胶浆试件的测试厚度，L为1000μm～3000μm，L’为L+250μm～L+1000μm；
五、设置动态剪切流变仪控制模式为应变控制模式，施加动态应变幅值设置为0.25％，荷载频率设置为10Hz，然后进行测试得到测试厚度为L的沥青胶浆试件的动态剪切复数模量检测值G；
六、重复步骤一至步骤五，得到不同测试厚度L对应的沥青胶浆试件的动态剪切复数模量检测值G；
七、将不同测试厚度L对应的沥青胶浆试件的动态剪切复数模量检测值G汇总，并计算L与G的比值L/G，以L为横坐标，以L与G的比值L/G为纵坐标，绘制L/G-L曲线图，并按照公式(1)进行线性拟合，得到拟合线性函数斜率1/G0，然后计算出考虑基板-胶浆交互作用后的体相沥青胶浆模量G0；
公式(1)中，L＝沥青胶浆测试厚度，单位μm，G＝不同测试厚度L的整体沥青胶浆模量检测值，单位MPa，G0＝考虑基板-胶浆交互作用后的体相沥青胶浆的动态剪切复数模量，单位MPa，1/G0＝拟合线性函数斜率，A＝拟合线性函数截距，即基板-胶浆交互作用参数，单位μm/MPa。
2.根据权利要求1所述考虑基板-胶浆交互作用的体相沥青胶浆动态剪切复数模量测试方法，其特征在于：步骤一所述的矿粉为石灰岩矿粉。
3.根据权利要求1所述考虑基板-胶浆交互作用的体相沥青胶浆动态剪切复数模量测试方法，其特征在于：步骤一所述的沥青为70#基质沥青。
4.根据权利要求1所述考虑基板-胶浆交互作用的体相沥青胶浆动态剪切复数模量测试方法，其特征在于：步骤二所述的加热矿粉与加热沥青的质量比为(0.8～1.2):1。
5.根据权利要求1所述考虑基板-胶浆交互作用的体相沥青胶浆动态剪切复数模量测试方法，其特征在于：步骤四所述清洁剂为汽油、丙酮或石油醚。
CN201711160476.1A 2017-11-20 2017-11-20 一种考虑基板-胶浆交互作用的体相沥青胶浆动态剪切复数模量测试方法 Active CN107817174B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711160476.1A CN107817174B (zh) 2017-11-20 2017-11-20 一种考虑基板-胶浆交互作用的体相沥青胶浆动态剪切复数模量测试方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711160476.1A CN107817174B (zh) 2017-11-20 2017-11-20 一种考虑基板-胶浆交互作用的体相沥青胶浆动态剪切复数模量测试方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107817174A true CN107817174A (zh) 2018-03-20
CN107817174B CN107817174B (zh) 2019-12-03

Family

ID=61609648

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711160476.1A Active CN107817174B (zh) 2017-11-20 2017-11-20 一种考虑基板-胶浆交互作用的体相沥青胶浆动态剪切复数模量测试方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107817174B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108956349A (zh) * 2018-07-09 2018-12-07 东南大学 一种测量沥青混合料界面过渡区特征参数的试验方法
CN113607608A (zh) * 2021-09-02 2021-11-05 交通运输部公路科学研究所 评价水泥乳化沥青胶浆与旧沥青界面交互作用能力的方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102735553A (zh) * 2011-04-01 2012-10-17 同济大学 测试沥青结合料剪切性能的试验方法
CN103245571A (zh) * 2013-05-02 2013-08-14 大连理工大学 沥青混合料旋转剪切破坏性能测定试验装置
CN103323350A (zh) * 2013-05-20 2013-09-25 东南大学 一种沥青混合料动态模量测试方法
CN104833576A (zh) * 2015-05-22 2015-08-12 哈尔滨工业大学 测定集料-沥青胶浆界面在拉剪混合模态下曲折破坏强度的试验装置及方法
CN105136557A (zh) * 2015-07-21 2015-12-09 哈尔滨工业大学 沥青动态剪切参数测试装置及其测试方法
CN205580924U (zh) * 2016-04-12 2016-09-14 武汉理工大学 一种材料流变特性测试仪
EP3073244A1 (de) * 2015-03-24 2016-09-28 Karlsruher Institut für Technologie Vorrichtung und ein verfahren zur bestimmung der scherfestigkeit und des schermoduls von verbundwerkstoffen
CN106290066A (zh) * 2016-08-04 2017-01-04 长安大学 一种沥青胶浆填料临界体积分数的确定方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102735553A (zh) * 2011-04-01 2012-10-17 同济大学 测试沥青结合料剪切性能的试验方法
CN103245571A (zh) * 2013-05-02 2013-08-14 大连理工大学 沥青混合料旋转剪切破坏性能测定试验装置
CN103323350A (zh) * 2013-05-20 2013-09-25 东南大学 一种沥青混合料动态模量测试方法
EP3073244A1 (de) * 2015-03-24 2016-09-28 Karlsruher Institut für Technologie Vorrichtung und ein verfahren zur bestimmung der scherfestigkeit und des schermoduls von verbundwerkstoffen
CN104833576A (zh) * 2015-05-22 2015-08-12 哈尔滨工业大学 测定集料-沥青胶浆界面在拉剪混合模态下曲折破坏强度的试验装置及方法
CN105136557A (zh) * 2015-07-21 2015-12-09 哈尔滨工业大学 沥青动态剪切参数测试装置及其测试方法
CN205580924U (zh) * 2016-04-12 2016-09-14 武汉理工大学 一种材料流变特性测试仪
CN106290066A (zh) * 2016-08-04 2017-01-04 长安大学 一种沥青胶浆填料临界体积分数的确定方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108956349A (zh) * 2018-07-09 2018-12-07 东南大学 一种测量沥青混合料界面过渡区特征参数的试验方法
CN108956349B (zh) * 2018-07-09 2021-01-05 东南大学 一种测量沥青混合料界面过渡区特征参数的试验方法
CN113607608A (zh) * 2021-09-02 2021-11-05 交通运输部公路科学研究所 评价水泥乳化沥青胶浆与旧沥青界面交互作用能力的方法
CN113607608B (zh) * 2021-09-02 2023-05-12 交通运输部公路科学研究所 评价水泥乳化沥青胶浆与旧沥青界面交互作用能力的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107817174B (zh) 2019-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Christensen et al. Relaxation spectra of asphalt binders and the Christensen–Anderson rheological model
Bastos et al. Relationship between multiple stress creep recovery (MSCR) binder test results and asphalt concrete rutting resistance in Brazilian roadways
CN107817174A (zh) 一种考虑基板‑胶浆交互作用的体相沥青胶浆动态剪切复数模量测试方法
Li et al. Laboratory evaluation of asphalt binders and mixtures containing polyphosphoric acid
Zhou et al. Development of a coherent framework for balanced mix design and production quality control and quality acceptance
Mehrara et al. Evaluation of asphalt mixtures’ moisture sensitivity by dynamic creep test
Ghaly et al. Tack coats for asphalt paving
CN100582737C (zh) 沥青与集料交互作用能力的检测方法
CN204101388U (zh) 一种沥青混合料扭转剪切试验装置
Fakhri et al. An experimental study on the effect of loading history parameters on the resilient modulus of conventional and SBS-modified asphalt mixes
Remišová et al. Study of rheological properties of bituminous binders in middle and high temperatures
Sánchez et al. Evaluation of the degradation of fine asphalt-aggregate mixtures containing high reclaimed asphalt pavement contents
CN206410987U (zh) 一种加速加载路面综合试验系统
Sun et al. Characterization of triaxial stress state linear viscoelastic behavior of asphalt concrete
Airey et al. Linear and non-linear rheological properties of asphalt mixtures
Wilson et al. Performance evaluation and specification of trackless tack.
CN105842121A (zh) 基于润湿理论的沥青混合料最佳拌和温度确定方法
CN105628515B (zh) 一种飞机多轮荷载作用下沥青道面高温抗剪性能评价方法
CN104880246B (zh) 一种摊铺机作业共振频率的测定方法
Bowers et al. Laboratory evaluation of a plant-produced high polymer–content asphalt mixture
CN210090213U (zh) 一种改进的动态剪切流变仪平行板
Yero et al. The effect of aging on bitumen properties modified with styrene-butadiene-styrene (SBS) polymer
CN107843504A (zh) 一种基于动态剪切流变试验的集料‑胶浆弱边界层性能测试方法
CN106290066B (zh) 一种沥青胶浆填料临界体积分数的确定方法
CN108181449A (zh) 一种溶剂型冷拌沥青混合料养生方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant