CN110823060A - 一种再生骨料沥青混凝土残余砂浆层厚度的确定方法 - Google Patents

一种再生骨料沥青混凝土残余砂浆层厚度的确定方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110823060A
CN110823060A CN201911057353.4A CN201911057353A CN110823060A CN 110823060 A CN110823060 A CN 110823060A CN 201911057353 A CN201911057353 A CN 201911057353A CN 110823060 A CN110823060 A CN 110823060A
Authority
CN
China
Prior art keywords
recycled aggregate
mortar
asphalt
residual
points
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.)
Pending
Application number
CN201911057353.4A
Other languages
English (en)
Inventor
寇长江
胡皓天
王芸芸
张梦云
吴正光
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.)
Yangzhou University
Original Assignee
Yangzhou University
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 Yangzhou University filed Critical Yangzhou University
Priority to CN201911057353.4A priority Critical patent/CN110823060A/zh
Publication of CN110823060A publication Critical patent/CN110823060A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/02—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B5/06—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness
    • G01B5/066—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness of coating
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • G01B11/0616—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating

Abstract

本发明属于再生骨料沥青混合料领域，具体涉及一种再生骨料沥青混凝土残余砂浆层厚度的确定方法。该方法根据残余砂浆与再生骨料、沥青胶浆的纳米力学参数的差异，采用精密切割法、金相打磨法制备包含再生骨料‑残余砂浆‑沥青胶浆的微观测试样本，在残余砂浆层边界的垂线上设置等距的采集点，利用原位纳米力学测量系统对这些采集点进行硬度测试，绘制采集起点与终点之间的硬度‑位置曲线，并根据曲线的线段变化确定再生骨料‑残余砂浆、残余砂浆‑沥青胶浆的转变点，从而根据测点分布和点阵间距估算砂浆层厚度。本发明利用纳米力学测试技术即能区分再生骨料砂浆层，实现砂浆层微观力学性能表征和厚度测试。

Description

一种再生骨料沥青混凝土残余砂浆层厚度的确定方法
技术领域
本发明属于再生骨料沥青混合料领域，具体涉及一种再生骨料沥青混凝土残余砂浆层厚度的确定方法。
背景技术
再生骨料沥青混凝土残余砂浆层：再生骨料沥青混合料是由再生骨料，沥青，矿粉等组成的典型复合材料，由于再生骨料表面附着陈旧水泥砂浆层，导致接触表面存在多重界面。其中砂浆层-沥青胶浆界面发生的吸附、渗透、扩散、粘结等物理化学过程比天然骨料-沥青胶浆界面更加复杂、多变，是再生骨料沥青混合料力学性能的主要薄弱区域，也是其宏观性能变异的关键影响因素。因此砂浆层对集料与沥青胶浆的相互作用所导致的沥青混合料工作状态和破坏模式有着重要影响，直接关系到再生骨料沥青混合料的强度构成和抵抗水损、疲劳、开裂等破坏的性能。
再生骨料残余砂浆是引起再生骨料、沥青胶浆表面及两相界面多重物性差异、不良力学强度梯度的主要原因，为了扩大对建筑垃圾再生骨料的综合利用，提出了各种去除表面砂浆层的方法，测试砂浆层厚度是对其进行调控的前提，也是评价强化方法的根本依据。然而，现有研究中常用的宏观性能实验手段无法表征微观层面的砂浆层厚度以及其相关特性，而且由于其表面连界面复杂，物质组成和微观形貌类似以及厚度分布不均匀，使得各种显微镜技术也无法准确测试出砂浆层厚度，严重阻碍了对再生骨料表面连接界面的表征与再生骨料强化的探究。
综上所述，现有的方法存在以下问题：传统宏观试验手段并不能实现砂浆层的厚度的表征；显微镜观察只能获取混合料两集料间的厚度，与砂浆层的厚度有显著区别。
发明内容
本发明的目的在于提供一种再生骨料沥青混凝土残余砂浆层厚度的确定方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种再生骨料沥青混凝土残余砂浆层厚度的确定方法，包括如下步骤：
一种再生骨料沥青混凝土残余砂浆层厚度的确定方法，包括如下步骤：
步骤(1)：成型呈圆柱体的再生骨料沥青混凝土，在圆柱体再生骨料沥青混凝土中切取试件得到再生骨料沥青混合料小块，再生骨料沥青混合料小块包含再生骨料-残余砂浆-沥青胶浆三个区域；
步骤(2)：打磨、抛光，得到原位纳米力学测量试样；
步骤(3)：原位纳米力学测量：在原位纳米力学测量系统显微镜下选择清晰平整的再生骨料-残余砂浆-沥青胶浆界面的三相界面区域；在残余砂浆相与再生骨料相相接触的边界的垂线上，从再生骨料相外侧边缘向沥青胶浆相方向，依次在再生骨料-残余砂浆-沥青胶砂各个位置设置采集点点阵，进行原位纳米力学测量试验，得到各采集点的压入深度和硬度数据；
步骤(4)：根据采集点硬度数据及压入深度的变化趋势，绘制采集起点与终点之间的硬度-位置曲线，并根据曲线的变化特征确定再生骨料-残余砂浆、残余砂浆-沥青胶浆的转变点，从而根据转变点间距计算砂浆层厚度。
进一步的，所述步骤(1)中通过旋转压实方法成型圆柱体的再生骨料沥青混凝土，所述圆柱体再生骨料沥青混凝土由再生骨料、石灰岩矿粉按照AC-20C级配与道路石油沥青拌合制备得到。
进一步的，所述步骤(1)中采用切割机在再生骨料沥青混凝土上切取长宽为1-1.5cm，高1±0.2cm的再生骨料沥青混合料小块(1)，再生骨料沥青混合料小块(1)的上表面来自再生骨料沥青混凝土同一高度水平的旋转压实切面。
进一步的，所述步骤(2)中在打磨、抛光之前，将步骤(1)切取的再生骨料沥青混合料小块(1)包裹环氧树脂胶，制成环氧树脂包裹的沥青混合料打磨试件。
进一步的，所述步骤(2)具体为：采用不同目数金相砂纸在冷水条件下对环氧树脂包裹的沥青混合料打磨试件进行依次打磨、抛光剂抛光、放入无水乙醇或丙醇中使用超声波清洗1-5min后所得原位纳米力学测量试样。
进一步的，所述步骤(3)中的采集点点阵为等距的采集点点阵。
进一步的，所述等距的采集点点阵的点阵间距为5-15nm。
进一步的，所述步骤(4)具体实现方式为：
步骤(4-1)：将所有采集点绘于同一坐标系中，纵坐标为硬度，横坐标为采集点位置；
步骤(4-2)：排除硬度高的再生骨料区域后，进行曲线拟合，绘制沥青胶浆采集点的硬度直线，斜率k在0±0.00009之间；
步骤(4-3)：选出硬度介于2-3GPa之间的残余砂浆采集点；
步骤(4-4)：根据曲线的变化特征确定再生骨料-残余砂浆、残余砂浆-沥青胶浆的转变点，从而根据转变点的行数与间距估算砂浆层厚度。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：
(1)本发明利用纳米力学技术测量再生骨料沥青混合料微观各相的力学性能，根据再生骨料残余砂浆相与沥青胶浆相以及集料相的力学性能差异估算砂浆层的厚度，是一种实际可行的表征再生骨料沥青混合料微观砂浆层的厚度参数的试验方法；
(2)本发明估测了沥青混合料的砂浆层的厚度，并量化再生骨料表面残余砂浆与沥青胶浆各相的微纳力学性能，可对强化后的再生骨料进行测试来调控强化方法，能为再生骨料沥青混合料整体强度评价提供新的依据。
附图说明
图1再生骨料沥青混合料各相关系和纳米力学试验区域示意图。
图2再生骨料沥青混合料纳米力学测试试样示意图。
图3微观显微镜下纳米力学试验区域和点阵设置示意图。
图4硬度和最大压入深度数据分析及砂浆层测点区分原理示意图。
附图标记说明：
1—再生骨料沥青混合料试件，2—环氧树脂胶，3—再生骨料相，4—胶浆相，5—残余砂浆相，6—再生骨料-残余砂浆—沥青胶浆的测试区域，7—纳米力学测点，8—点阵间距估算区域，9—采集点点阵方向。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步阐述本发明。
本发明中的纳米力学技术是一种测量材料微纳力学性能的试验方法，其原理即采用纳米级的碳化硅压头触探平整的试样表面，通过记录加载过程中对压头施加的荷载和到达最大荷载时移除外载所残留的压痕深度，得到一条包含加载和卸载段的荷载-深度曲线，用相关计算模型分析该曲线即可得到材料硬度和弹性模量等。借助于纳米力学测量系统中的高清显微镜，探针可以实现对复合材料内部不同相材料力学性能表征。再生骨料沥青混合料由于其复合情况复杂且存在多相接触界面，而通过纳米力学测试技术可测量沥青混合料内微观各材料相的力学性能差异以及连接界面力学变化，从而区分砂浆层，实现再生骨料残余砂浆厚度的测试，
实施例
如图1-4所示，本实施例采用以下步骤测量沥青混合料残余砂浆特征参数：通过旋转压实方法成型圆柱体再生骨料沥青混凝土
制备试件：将再生骨料粗集料、石灰岩矿粉在AC-20C级配下与基质沥青通过旋转压实方法成型圆柱体再生骨料沥青混凝土，并采用精密切割机在试件同一高度水平切取出长宽1.5cm，高约1cm的再生骨料沥青混合料试件1，要求再生骨料沥青混合料试件1包含均匀平整的再生骨料-残余砂浆—沥青胶浆的测试区域6，用环氧树脂胶2在模具中固化成直径3cm的扁圆柱形试件，要求再生骨料沥青混合料小块1被环氧树脂胶2完全包裹，制成环氧树脂包裹的沥青混合料打磨试件，如图2所示；
打磨试件：用金相打磨机配合150、400、800、1200目金相砂纸在水冷条件下打磨试件至表面平整，要求首先用150目砂纸去除沥青混合料小块表面的树脂，暴露出沥青混合料表面，并初步磨平，随后用400-1200目砂纸逐张打磨表面至平整，其中每种目数砂纸打磨时间为3min，打磨清洗完成后使用抛光剂抛光，最后放入无水乙醇或丙酮中使用超声波清洗3min得到原位纳米力学测量试件；
原位纳米力学测量：将原位纳米力学测量试件固定在纳米力学测试系统的试验平台上，在原位纳米力学测量系统显微镜下选择清晰平整的再生骨料-残余砂浆-沥青胶浆界面的三相界面区域；如图3所示，在残余砂浆层边界的垂线上，采集点点阵方向9从再生骨料外侧边缘指向沥青胶浆，依次在再生骨料-残余砂浆-沥青胶砂位置设置等距的3×12总计36个采集点点阵，进行纳米力学试验，其中最大荷载为0.5mN，点阵间距为10μm，加载和卸载时间为10s，饱载时间为200s，试验完成后获得各测点的压入深度和硬度数据。
残余砂浆层厚度分析：将所有测点绘于同一坐标系中，其中纵坐标为硬度(GPa)，横坐标为压入深度(nm)，如图4所示。区分硬度高、深度小的再生骨料相测点后，通过线形拟合区分沥青胶浆相测点，本实施例中沥青胶浆相测点拟合直线斜率为0.000017，接近水平线，再生集料骨料相硬度高于5GPa，排除硬度高的再生骨料区域与硬度较低的沥青胶浆后，选出硬度介于2-3GPa之间的残余砂浆采集点，并进行曲线拟合；根据曲线的图像，发现图中有明显变化特征，则可确定再生骨料-残余砂浆、残余砂浆-沥青胶浆的转变点，从而根据转变点间距估算砂浆层厚度。在本实例中共有3行10列测点被划分为残余砂浆厚度测点，表示所测位置再生骨料的厚度即为每行残余砂浆厚度测点最大间距的平均值，因此该再生骨料残余砂浆厚度约为90μm。

Claims (8)

1.一种再生骨料沥青混凝土残余砂浆层厚度的确定方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤(1)：成型呈圆柱体的再生骨料沥青混凝土，在圆柱体再生骨料沥青混凝土中切取试件得到再生骨料沥青混合料小块(1)，再生骨料沥青混合料小块(1)包含再生骨料-残余砂浆-沥青胶浆三个区域；
步骤(2)：打磨、抛光，得到原位纳米力学测量试样；
步骤(3)：原位纳米力学测量：在原位纳米力学测量系统显微镜下选择清晰平整的再生骨料-残余砂浆-沥青胶浆界面的三相界面区域；在残余砂浆相(5)与再生骨料相(4)相接触的边界的垂线上，从再生骨料相(3)外侧边缘向沥青胶浆相(4)方向，依次在再生骨料-残余砂浆-沥青胶砂各个位置设置采集点点阵，进行原位纳米力学测量试验，得到各采集点的压入深度和硬度数据；
步骤(4)：根据采集点硬度数据及压入深度的变化趋势，绘制采集起点与终点之间的硬度-位置曲线，并根据曲线的变化特征确定再生骨料-残余砂浆、残余砂浆-沥青胶浆的转变点，从而根据转变点间距计算砂浆层厚度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中通过旋转压实方法成型圆柱体的再生骨料沥青混凝土，所述圆柱体再生骨料沥青混凝土由再生骨料、石灰岩矿粉按照AC-20C级配与道路石油沥青拌合制备得到。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中采用切割机在再生骨料沥青混凝土上切取长宽为1-1.5cm，高1±0.2cm的再生骨料沥青混合料小块(1)，再生骨料沥青混合料小块(1)的上表面来自再生骨料沥青混凝土同一高度水平的旋转压实切面。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中在打磨、抛光之前，将步骤(1)切取的再生骨料沥青混合料小块(1)包裹环氧树脂胶，制成环氧树脂包裹的沥青混合料打磨试件。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)具体为：采用不同目数金相砂纸在冷水条件下对环氧树脂包裹的沥青混合料打磨试件进行依次打磨、抛光剂抛光、放入无水乙醇或丙醇中使用超声波清洗1-5min后所得原位纳米力学测量试样。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中的采集点点阵为等距的采集点点阵。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述等距的采集点点阵的点阵间距为5-15nm。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)具体实现方式为：
步骤(4-1)：将所有采集点绘于同一坐标系中，纵坐标为硬度，横坐标为采集点位置；
步骤(4-2)：排除硬度高的再生骨料区域后，进行曲线拟合，绘制沥青胶浆采集点的硬度直线，斜率k在0±0.00009之间；
步骤(4-3)：选出硬度介于2-3GPa之间的残余砂浆采集点；
步骤(4-4)：根据曲线的变化特征确定再生骨料-残余砂浆、残余砂浆-沥青胶浆的转变点，从而根据转变点的行数与间距估算砂浆层厚度。
CN201911057353.4A 2019-11-01 2019-11-01 一种再生骨料沥青混凝土残余砂浆层厚度的确定方法 Pending CN110823060A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911057353.4A CN110823060A (zh) 2019-11-01 2019-11-01 一种再生骨料沥青混凝土残余砂浆层厚度的确定方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911057353.4A CN110823060A (zh) 2019-11-01 2019-11-01 一种再生骨料沥青混凝土残余砂浆层厚度的确定方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110823060A true CN110823060A (zh) 2020-02-21

Family

ID=69552192

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911057353.4A Pending CN110823060A (zh) 2019-11-01 2019-11-01 一种再生骨料沥青混凝土残余砂浆层厚度的确定方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110823060A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111638103A (zh) * 2020-05-26 2020-09-08 扬州大学 再生骨料沥青混合料微观界面过渡区识别方法
CN111811968A (zh) * 2020-07-20 2020-10-23 京东方科技集团股份有限公司 镁基植入体样品的制备方法及其力学性能测试方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1569608A (zh) * 2004-04-29 2005-01-26 上海交通大学 金属薄膜微桥的制造方法及其力学特性测试方法
US20100158583A1 (en) * 2007-05-25 2010-06-24 Konica Minolta Business Technologies, Inc. Intermediate transfer member
CN104729991A (zh) * 2015-03-25 2015-06-24 中国矿业大学 一种测量薄涂层厚度及其结合强度的方法
CN105259034A (zh) * 2015-10-22 2016-01-20 东南大学 一种测试表征沥青混凝土微观界面相的方法
CN107356489A (zh) * 2017-07-04 2017-11-17 湖北工业大学 一种基于纳米压痕试验测定花岗岩宏观力学性质的试验方法
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
CN109932262A (zh) * 2019-04-12 2019-06-25 中国原子能科学研究院 材料不同深度处的力学性能的测量方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1569608A (zh) * 2004-04-29 2005-01-26 上海交通大学 金属薄膜微桥的制造方法及其力学特性测试方法
US20100158583A1 (en) * 2007-05-25 2010-06-24 Konica Minolta Business Technologies, Inc. Intermediate transfer member
CN104729991A (zh) * 2015-03-25 2015-06-24 中国矿业大学 一种测量薄涂层厚度及其结合强度的方法
CN105259034A (zh) * 2015-10-22 2016-01-20 东南大学 一种测试表征沥青混凝土微观界面相的方法
CN107356489A (zh) * 2017-07-04 2017-11-17 湖北工业大学 一种基于纳米压痕试验测定花岗岩宏观力学性质的试验方法
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
CN109932262A (zh) * 2019-04-12 2019-06-25 中国原子能科学研究院 材料不同深度处的力学性能的测量方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
倪富健等: "基于二维图像处理方法的沥青混合料砂浆厚度谱研究", 《长安大学学报（自然科学版）》 *
姚泽恒等: "沥青混合料纳米压痕技术研究方法综述", 《石油沥青》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111638103A (zh) * 2020-05-26 2020-09-08 扬州大学 再生骨料沥青混合料微观界面过渡区识别方法
CN111811968A (zh) * 2020-07-20 2020-10-23 京东方科技集团股份有限公司 镁基植入体样品的制备方法及其力学性能测试方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108956349B (zh) 一种测量沥青混合料界面过渡区特征参数的试验方法
Zhu et al. Application of depth-sensing microindentation testing to study of interfacial transition zone in reinforced concrete
CN106769441B (zh) 检测钢筋套筒灌浆连接灌浆料实体强度及其施工质量的方法
He et al. Quantitative characterization of anisotropic properties of the interfacial transition zone (ITZ) between microfiber and cement paste
CN105259034A (zh) 一种测试表征沥青混凝土微观界面相的方法
CN111638103A (zh) 再生骨料沥青混合料微观界面过渡区识别方法
Abrishambaf et al. A meso-mechanical model to simulate the tensile behaviour of ultra-high performance fibre-reinforced cementitious composites
CN110823060A (zh) 一种再生骨料沥青混凝土残余砂浆层厚度的确定方法
Zhang et al. Combined experimental and numerical study on micro-cube indentation splitting test of cement paste
Poulikakos et al. Evaluation of moisture susceptibility of porous asphalt concrete using water submersion fatigue tests
CN107831070B (zh) 一种复合式路面结构强度及疲劳的压剪测试装置
Gao et al. Characterisation of the interfacial transition zone in mortars by nanoindentation and scanning electron microscope
Ni et al. Interface reinforcement and a new characterization method for pore structure of pervious concrete
CN108469389A (zh) 一种基于复合梁疲劳试验的路面层间粘结效果评价方法
Einstein Tunnels in Opalinus Clayshale—A review of case histories and new developments
CN105938063B (zh) 一种沥青混合料梯形梁试件制作装置及制作方法
Caliskan et al. Study of rock–mortar interfaces. Part I: surface roughness of rock aggregates and microstructural characteristics of interface
CN110376031A (zh) 一种模拟粗骨料-砂浆弱化界面的试验方法
CN110243706A (zh) 可避免加工损伤的大体积混凝土界面过渡区硬度测试方法
Newtson et al. Bridge Deck Overlays Using Ultra-High Performance Concrete
Goede Pervious concrete:: investigation into structural performance and evaluation of the applicability of existing thickness design methods
Lu et al. Comparison of the polishing resistances of concrete pavement surface textures prepared with different technologies using the Aachen polishing machine
Li et al. Mechanical properties and abrasion resistance of polyurethane mortar subjected to freeze–thaw cycles and sulfate attack
CN114689826A (zh) 一种超高性能混凝土内部物相稳定性的流变学评价方法
Xie et al. Nanoindentation-based micromechanical characterisation of ultra-high-performance concrete exposed to freezing–thawing

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200221