CN109115574B - Dsr双片试件制备装置和方法及沥青材料损伤-愈合评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种DSR双片试件制备装置和方法及沥青材料损伤‑愈合评估方法，包括脱模杆、上部试模及下部试模，所述上部试模包括上部模身及上部底模，下部试模包括下部模身及下部底模，其中，上部底模的下表面设置有第一圆形凸台，下部底模的上表面设置有第二圆形凸台，该制备装置和方法能够实现DSR双片试件的制备，并且结构简单，操作方便，该评估方法能够有效评估不同沥青材料之间的界面愈合效应，并且能够反映愈合时间对愈合效果的影响。
Description
技术领域
本发明属于沥青材料性能检测领域，涉及一种DSR双片试件制备装置和方法及沥青材料损伤-愈合评估方法。
背景技术
沥青材料的损伤自愈能力是指材料在一定条件下自身能够部分或者完全恢复材料强度、刚度并延长沥青路面的疲劳寿命，它被认为是沥青材料抵抗疲劳开裂的重要因素。目前，用于评价沥青材料损伤-愈合能力的试验方法和指标存在不足，难以直观反映沥青材料的损伤-愈合能力。
动态剪切流变仪(DSR)是研究粘弹性材料的基本仪器，由于美国战略公路研究计划(SHRP)在沥青结合料路用性能规范中首次采用DSR评价沥青结合料的高温性能和中低温疲劳性能，这一仪器及其关联的研究方法在沥青及沥青混合料的研究中得到广泛应用。
目前，沥青材料损伤-愈合评价方法主要有间歇加载疲劳试验(FHI)、恢复疲劳加载试验(FHS)、裂缝恢复试验(FRAH)等方法，评价方法和评价指标存在不足；DSR动态剪切流变仪试件制备缺少可靠、便捷的制备方法。现有技术的主要不足如下：
1、DSR双片试件制备较为繁琐，制备设备较为复杂；
2、现有技术一般采用试件劲度模量的恢复来评价沥青混合料损伤愈合水平，而有研究表明材料劲度模量的恢复并不意味着混合料相同程度的强度提高与疲劳寿命延长，因此用于评估沥青材料损伤-愈合能力还有待考证。
3、现有技术在损伤-愈合能力评价指标上未反映不同愈合时间对愈合效果的影响。
4、现有技术未考虑不同材料间的界面愈合效应。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种DSR双片试件制备装置和方法及沥青材料损伤-愈合评估方法，该制备装置和方法能够实现DSR双片试件的制备，并且结构简单，操作方便，该评估方法能够有效评估不同沥青材料之间的界面愈合效应，并且能够反映愈合时间对愈合效果的影响。
为达到上述目的，本发明所述的DSR双片试件制备装置包括脱模杆、上部试模及下部试模，所述上部试模包括上部模身及上部底模，下部试模包括下部模身及下部底模，其中，上部底模的下表面设置有第一圆形凸台，下部底模的上表面设置有第二圆形凸台；
下部模身上自上到下开设有依次相连通的第一通孔及第一安装孔，上部模身上自上到下开设有依次相连通的第二安装孔、第二通孔及第三安装孔，第三安装孔的轴线与第二通孔的轴线、第一通孔的轴线、第一安装孔的轴线及第二安装孔的轴线相重合，且第一安装孔的内径大于等于第一通孔的内径，第三安装孔的内径及第二安装孔的内径均大于第二通孔的内径，第二通孔的内径等于第一通孔的内径，其中，第三安装孔与第二通孔相连通以形成台阶形结构，下部模身上端的侧面设置有环形缺口，下部模身的上端插入于第三安装孔内；
上部底模位于上部模身的顶部，且第一圆形凸台插入于第二安装孔内，下部底模位于下部模身的底部，且第二圆形凸台插入于第一安装孔内；
脱模时，脱模杆顶推第二通孔及第一通孔内的DSR双片试件，将DSR双片试件顶推出第第二通孔及第一通孔。
所述脱模杆包括把手及脱模底板，其中，把手的端部固定于脱模底板上。
第一通孔及第二通孔内与DSR双片试件相接触的面上涂覆有隔离剂层。
脱模底板由吸油纸或硅橡胶制备而成。
本发明所述的DSR双片试件制备方法包括以下步骤：
1)将上部试模进行倒转，再将两份沥青原材料分别倒入第一通孔内及第二通孔内，使得沥青原材料填满第一通孔及第二通孔，再将上部试模及下部试模放入恒温环境下进行温养，使得第一通孔内的沥青原材料及第二通孔内的沥青原材料成型，以分别形成第一试件及第二试件，其中，第一试件与第二试件的材质不同；
2)然后将上部试模倒转后插入于下部试模内的第三安装孔内，并使得上部试模与下部试模结合紧密，然后将上部底模及下部底模取出，并通过脱模杆顶推第一试件，使得第一试件与第二试件一起顶推出上部模身及下部模身，得DSR双片试件。
当研究沥青愈合材料的愈合效应时，则在第一试件与第二试件的接触面上涂覆愈合材料。
本发明所述的基于DSR双片试件试验的沥青材料损伤-愈合评估方法包括以下步骤：
将DSR双片试件养护t时间，再通过动态剪切流变仪对DSR双片试件进行流变性能测试，同时对DSR单片试件进行流变性能测试，分别测DSR单片试件及DSR双片试件的复数剪切模量G*随加载次数N的变化关系曲线；
依据DSR单片试件和DSR双片试件的疲劳试验，考虑愈合时间对愈合效果的影响，基于初始复数剪切模量比HI1及承受荷载作用次数之比的愈合指数HI2评估沥青材料的愈合性能，其中，
其中，
为DSR双片试件的初始复数剪切模量，
为DSR单片试件的初始复数模量，t为愈合时间；
其中，N2为DSR双片试件复数剪切模量降低至初始值50％时对应的加载次数，N1为DSR单片试件复数剪切模量降低至初始值50％时对应的加载次数。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的DSR双片试件制备装置和方法及沥青材料损伤-愈合评估方法在具体操作时，只需将沥青原材料倒入第一通孔及第二通孔内，并温养使其成型，得第一试件及第二试件，其中，第一试件与第二试件的材质不同，然后将上部试模插入于下部试模内的第三安装孔内，并通过脱模杆将第一试件及第二试件一起顶出，即可得到DSR双片试件，操作方便，结构简单，另外，本发明基于初始复数剪切模量比HI1及承受荷载作用次数之比的愈合指数HI2评估沥青材料的愈合性能，并设置原始DSR单片试件作为对照组，同时充分考虑愈合时间，以评估沥青材料的愈合性能。
附图说明
图1为本发明中上部试模的结构示意图；
图2为本发明中上部底模2的结构示意图；
图3为本发明中下部试模的结构示意图；
图4为本发明中下部底模4的结构示意图；
图5为本发明中脱模杆的结构示意图；
图6为本发明中DSR单片试件7的结构示意图；
图7为本发明中DSR双片试件8的结构示意图。
其中，1为上部模身、2为上部底模、3为下部模身、4为下部底模、5为把手、6为脱模底板、7为DSR单片试件、8为DSR双片试件、9为第一通孔、10为第二通孔、11为第三安装孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
如图1至图7所示，本发明所述的DSR双片试件制备装置包括脱模杆、上部试模及下部试模，所述上部试模包括上部模身1及上部底模2，下部试模包括下部模身3及下部底模4，其中，上部底模2的下表面设置有第一圆形凸台，下部底模4的上表面设置有第二圆形凸台；下部模身3上自上到下开设有依次相连通的第一通孔9及第一安装孔，上部模身1上自上到下开设有依次相连通的第二安装孔、第二通孔10及第三安装孔11，第三安装孔11的轴线与第二通孔10的轴线、第一通孔9的轴线、第一安装孔的轴线及第二安装孔的轴线相重合，且第一安装孔的内径大于等于第一通孔9的内径，第三安装孔11的内径及第二安装孔的内径均大于第二通孔10的内径，第二通孔10的内径等于第一通孔9的内径，其中，第三安装孔11与第二通孔10相连通以形成台阶形结构，下部模身3上端的侧面设置有环形缺口，下部模身3的上端插入于第三安装孔11内；上部底模2位于上部模身1的顶部，且第一圆形凸台插入于第二安装孔内，下部底模4位于下部模身3的底部，且第二圆形凸台插入于第一安装孔内；脱模时，脱模杆顶推第二通孔10及第一通孔9内的DSR双片试件8，将DSR双片试件8顶推出第第二通孔10及第一通孔9。
所述脱模杆包括把手5及脱模底板6，其中，把手5的端部固定于脱模底板6上；第一通孔9及第二通孔10内与DSR双片试件8相接触的面上涂覆有隔离剂层；脱模底板6由吸油纸或硅橡胶制备而成。
本发明所述的DSR双片试件制备方法包括以下步骤：
1)将上部试模进行倒转，再将两份沥青原材料分别倒入第一通孔9内及第二通孔10内，使得沥青原材料填满第一通孔9及第二通孔10，再将上部试模及下部试模放入恒温环境下进行温养，使得第一通孔9内的沥青原材料及第二通孔10内的沥青原材料成型，以分别形成第一试件及第二试件，其中，第一试件与第二试件的材质不同；
2)然后将上部试模倒转后插入于下部试模内的第三安装孔11内，并使得上部试模与下部试模结合紧密，然后将上部底模2及下部底模4取出，并通过脱模杆顶推第一试件，使得第一试件与第二试件一起顶推出上部模身1及下部模身3，得DSR双片试件8。
其中，当研究沥青愈合材料的愈合效应时，则在第一试件与第二试件的接触面上涂覆愈合材料。
本发明所述的基于DSR双片试件试验的沥青材料损伤-愈合评估方法包括以下步骤：
将DSR双片试件8养护t时间，再通过动态剪切流变仪对DSR双片试件8进行流变性能测试，同时对DSR单片试件7进行流变性能测试，分别测DSR单片试件7及DSR双片试件8的复数剪切模量G*随加载次数N的变化关系曲线；
依据DSR单片试件7和DSR双片试件8的疲劳试验，考虑愈合时间对愈合效果的影响，基于初始复数剪切模量比HI1及承受荷载作用次数之比的愈合指数HI2评估沥青材料的愈合性能，其中，
其中，
为DSR双片试件8的初始复数剪切模量，
为DSR单片试件7的初始复数模量，t为愈合时间；
其中，N2为DSR双片试件8复数剪切模量降低至初始值50％时对应的加载次数，N1为DSR单片试件7复数剪切模量降低至初始值50％时对应的加载次数。
下部底模4与上部底模2的材质相同。
DSR双片试件8由两个DSR单片试件7组合而成，经过一定的养护时间，在两个DSR单片试件7逐步融合，发生沥青材料的愈合现象，利用动态剪切流变仪对DSR双片试件8进行测试，得到的复数剪切模量
以反映DSR双片试件8在损伤界面处的愈合程度。而对DSR单片试件7进行动态剪切试验作为对照组，反映原样沥青即未受损伤的沥青的流变性能，通过两者的比值并除以对应的愈合时间，得到初始复数剪切模量比HI1。
两单片试样发生愈合现象后，为了反应愈合效果，通过动态剪切流变仪测试其复数剪切模量随加载次数的变化曲线，得出复数剪切模量降低至初始值50％一半的加载次数，并通过DSR单片试件7作为对照，通过疲劳性能反应其愈合效果。通过两者比值并除以对应的愈合时间得到承受荷载作用次数之比的愈合指数HI2，作用次数与双片试件损伤愈合程度成正相关关系。
Claims (1)
1.一种基于DSR双片试件试验的沥青材料损伤-愈合评估方法，其特征在于，基于DSR双片试件制备装置，所述DSR双片试件制备装置包括脱模杆、上部试模及下部试模，所述上部试模包括上部模身(1)及上部底模(2)，下部试模包括下部模身(3)及下部底模(4)，其中，上部底模(2)的下表面设置有第一圆形凸台，下部底模(4)的上表面设置有第二圆形凸台；
下部模身(3)上自上到下开设有依次相连通的第一通孔(9)及第一安装孔，上部模身(1)上自上到下开设有依次相连通的第二安装孔、第二通孔(10)及第三安装孔(11)，第三安装孔(11)的轴线与第二通孔(10)的轴线、第一通孔(9)的轴线、第一安装孔的轴线及第二安装孔的轴线相重合，且第一安装孔的内径大于等于第一通孔(9)的内径，第三安装孔(11)的内径及第二安装孔的内径均大于第二通孔(10)的内径，第二通孔(10)的内径等于第一通孔(9)的内径，其中，第三安装孔(11)与第二通孔(10)相连通以形成台阶形结构，下部模身(3)上端的侧面设置有环形缺口，下部模身(3)的上端插入于第三安装孔(11)内；
上部底模(2)位于上部模身(1)的顶部，且第一圆形凸台插入于第二安装孔内，下部底模(4)位于下部模身(3)的底部，且第二圆形凸台插入于第一安装孔内；
脱模时，脱模杆顶推第二通孔(10)及第一通孔(9)内的DSR双片试件(8)，将DSR双片试件(8)顶推出第二通孔(10)及第一通孔(9)；
所述脱模杆包括把手(5)及脱模底板(6)，其中，把手(5)的端部固定于脱模底板(6)上；
第一通孔(9)及第二通孔(10)内与DSR双片试件(8)相接触的面上涂覆有隔离剂层；
脱模底板(6)由吸油纸或硅橡胶制备而成；
DSR双片试件制备方法包括以下步骤：
1)将上部试模进行倒转，再将两份沥青原材料分别倒入第一通孔(9)内及第二通孔(10)内，使得沥青原材料填满第一通孔(9)及第二通孔(10)，再将上部试模及下部试模放入恒温环境下进行温养，使得第一通孔(9)内的沥青原材料及第二通孔(10)内的沥青原材料成型，以分别形成第一试件及第二试件，其中，第一试件与第二试件的材质不同；
2)然后将下部模身(3)的上端插入于第三安装孔(11)内，并使得上部试模与下部试模结合紧密，然后将上部底模(2)及下部底模(4)取出，并通过脱模杆顶推第一试件，使得第一试件与第二试件一起顶推出上部模身(1)及下部模身(3)，得DSR双片试件(8)；
当研究沥青愈合材料的愈合效应时，则在第一试件与第二试件的接触面上涂覆愈合材料；
基于DSR双片试件试验的沥青材料损伤-愈合评估方法包括以下步骤：
将制备得到的DSR双片试件(8)养护t时间，再通过动态剪切流变仪对DSR双片试件(8)进行流变性能测试，同时对DSR单片试件(7)进行流变性能测试，分别测DSR单片试件(7)及DSR双片试件(8)的复数剪切模量G*随加载次数N的变化关系曲线；
依据DSR单片试件(7)和DSR双片试件(8)的疲劳试验，考虑愈合时间对愈合效果的影响，基于初始复数剪切模量比HI1及承受荷载作用次数之比的愈合指数HI2评估沥青材料的愈合性能，其中，
其中，
为DSR双片试件(8)的初始复数剪切模量，
为DSR单片试件(7)的初始复数模量，t为愈合时间；
其中，N2为DSR双片试件(8)复数剪切模量降低至初始值50％时对应的加载次数，N1为DSR单片试件(7)复数剪切模量降低至初始值50％时对应的加载次数。
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