CN112362497A - 一种电磁感应加热沥青路面梯度自愈合率评级和控制方法 - Google Patents
一种电磁感应加热沥青路面梯度自愈合率评级和控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112362497A CN112362497A CN202011163738.1A CN202011163738A CN112362497A CN 112362497 A CN112362497 A CN 112362497A CN 202011163738 A CN202011163738 A CN 202011163738A CN 112362497 A CN112362497 A CN 112362497A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- induction heating
- test piece
- healing
- gradient
- self
- 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
Links
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 title claims abstract description 89
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 78
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 title claims abstract description 22
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 90
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 58
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 57
- 230000035876 healing Effects 0.000 claims abstract description 53
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000013001 point bending Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000008014 freezing Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 27
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 16
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 claims description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 230000006872 improvement Effects 0.000 claims description 10
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 claims description 7
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 6
- 238000009795 derivation Methods 0.000 claims description 5
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000011384 asphalt concrete Substances 0.000 claims description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 4
- 239000004579 marble Substances 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- 239000003607 modifier Substances 0.000 claims description 4
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 3
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims description 3
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 3
- 239000004575 stone Substances 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 210000002268 wool Anatomy 0.000 claims description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 2
- 238000003801 milling Methods 0.000 abstract description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 22
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 4
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 4
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000000611 regression analysis Methods 0.000 description 2
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011231 conductive filler Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
Images
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
- G01N3/20—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady bending forces
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
- G01N1/286—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q involving mechanical work, e.g. chopping, disintegrating, compacting, homogenising
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
-
- 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
- G01N3/02—Details
- G01N3/04—Chucks
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
- G01N1/286—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q involving mechanical work, e.g. chopping, disintegrating, compacting, homogenising
- G01N2001/2873—Cutting or cleaving
-
- 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
- G01N2203/0023—Bending
-
- 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
- G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
- G01N2203/026—Specifications of the specimen
- G01N2203/0298—Manufacturing or preparing specimens
-
- 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
- G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
- G01N2203/04—Chucks, fixtures, jaws, holders or anvils
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)
- Road Paving Structures (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
本发明涉及沥青路面自愈合技术领域，提供一种电磁感应加热沥青路面梯度自愈合率评级和控制方法，旨在解决现有电磁感应加热沥青路面感应加热自愈合时，梯度愈合现象导致沥青路面自愈合率不佳的问题，包括以下步骤：S1、简化沥青路面结构，计算沥青路面各种混合料用量，并加入一定量的感应介质，通过轮碾法形成多组车辙板试件，并将车辙板切成小梁试件；S2、将小梁试件在‑10℃以下的环境中冷冻4小时以上，随后通过三点弯曲实验测定小梁试件的第一次断裂强度；S3、将断裂之后的小梁试件恢复至室温，并将断裂的小梁试件分别拼接，感应加热自愈合。本发明尤其适用于电磁感应加热沥青路面的自愈合检测，具有较高的社会使用价值和应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及沥青路面自愈合技术领域，具体涉及一种电磁感应加热沥青路面梯度自愈合率评级和控制方法。
背景技术
路面应该具有足够的抗裂、抗冲击等性能。然而当路面出现裂缝等病害之后，在雨水浸蚀、行车荷载等作用下，路面会开裂恶化，从而降低路面的使用寿命。传统的路面修补工艺如沥青罩面法等维修周期长不适用于路面维修。
添加感应介质的改性沥青路面通过感应加热自愈合的方式可以快速的实现路面自愈合。感应加热设备产生交变磁场在路面内部会产生感应涡流，迅速产生热量加热路面，当温度达到一定时，沥青粘合剂开始表现为牛顿流体，沥青粘合剂会流过沥青混凝土中任何可能出现的裂缝，使疲劳裂缝得到有效修复。
然而，感应加热同样存在有效加热范围，当磁场穿过感应加热路面时，由于感应介质材料掺量有上限，更多的磁能穿过无法生热的沥青和集料，大大降低了“磁能-电能”转化效率，磁场能量更容易向路面表层和中部的感应介质材料转化生热，而路面下部层位更多获取的是路面中部传递的热量，这导致了有效感应加热深度浅、路面纵向温度梯度大等问题，进一步导致路面出现“梯度”自愈合现象。因此，提出一种评估和控制加热时感应加热沥青路面的梯度自愈合现象的方法，对感应加热自愈合技术的应用发展至关重要。为此，我们提出了一种电磁感应加热沥青路面梯度自愈合率评级和控制方法。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种电磁感应加热沥青路面梯度自愈合率评级和控制方法，克服了现有技术的不足，设计合理，旨在解决现有感应加热沥青路面在感应加热自愈合时出现的有效加热深度浅、自愈合效果不佳等问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种电磁感应加热沥青路面梯度自愈合率评级和控制方法，包括以下步骤：
S1、简化沥青路面结构，计算沥青路面各种混合料用量，并加入一定量的感应介质，通过轮碾法形成多组车辙板试件，并将车辙板切成小梁试件；
S2、将小梁试件在-10℃以下的环境中冷冻4小时以上，随后通过三点弯曲实验测定小梁试件的第一次断裂强度f；
S3、将断裂之后的小梁试件恢复至室温，并将断裂的小梁试件分别拼接，记录小梁试件的上下表面温度，选取n个小梁试件叠加并放置于绝缘材料面板上，通过紧固带捆绑好之后，通过加热设备进行感应加热自愈合，加热完成后立即记录各层小梁试件的各面表面温度，获得当前有效加热深度；
S4、将自愈合后的小梁试件恢复至室温后，重复步骤S2的实验，获得第二次的断裂强度F，并且根据实验数据推导公式计算各层小梁试件的自愈合率和梯度愈合率；
S5、根据公式计算出的结果，给出评价指标Ga，用以衡量小梁试件的梯度愈合率大小，小于评价指标Ga说明愈合现象良好，大于评价指标Ga则说明梯度愈合率过大，需要修正改善；
S6、针对梯度愈合率大于给出评价指标Ga的每组小梁试件进行分级，并针对不同的分级情况给出相应的改善方法。
优选的，所述步骤S1中，小梁试件成型的具体方法包括以下步骤：
S1-1、将与沥青路面配合比一致的电磁感应介质添加入沥青混合料内并倒入模具，碾压24次，形成尺寸为300×300×50mm的沥青混凝土车辙板，冷却24 小时；
S1-2、将车辙板切块，形成尺寸为250×30×30mm的小梁试件；
S1-3、为控制断裂试验期间的失效位置，将小梁试件的中心切出一个宽度为6mm，深度为3mm的预锯缝。
优选的，所述步骤S2中，三点弯曲实验的加载速度保持在40-60mm/min。
优选的，所述步骤S3中，加热设备的输出功率为2～50kW，输出频率30～100kHZ。
优选的，所述步骤S3中，通过红外测温设备记录小梁试件的各面初始温度，以及感应加热处理结束后各层小梁试件的各面最终温度，在小梁试件上表面平均温度达到100℃时，立刻停止加热。
优选的，所述步骤S5中，根据推导公式给出评价指标，即按照公式计算出各层试件的梯度愈合率，通过求和取均值得出评价指标Ga，大于此值的即表示梯度愈合率过大，需要修正，小于此值说明自愈合效果良好。
优选的，所述步骤S3中，当前所用小梁试件的沥青混合料软化点温度所对应的层间距路表面的距离即为有效感应加热深度。
优选的，所述步骤S6中，具体分级和改善方法包括以下步骤：
S6-1、将梯度愈合率过大的小梁试件组按照梯度愈合率递增的顺序分为三级，Ga1<Ga2<Ga3；
S6-2、针对Ga1，增大交变磁场强度，从而增大有效感应加热深度、提高感应加热速率；
S6-3、针对Ga2，改变沥青混合料中集料的导热系数，进行沥青混合料摊铺时，选择导热系数较大的石料作为沥青混合料集料，对于有效感应加热深度以下的沥青混合料中的辉绿岩和大理石，改用导热系数较大的石灰岩和玄武岩代替。
S6-4、针对Ga3，对于有效感应加热深度以下的沥青混合料，改变沥青混合料中各物质配比，加入大导热系数的高导热材料，比如加入一定量的导热填充胶、氧化铝或者SBS改性剂等材料，形成导热能力更强的改性沥青，提高沥青混合料整体的导热系数。同时使用钢丝绒等导热效果、生热效果优良的感应介质。以此增强沥青混合料的传热效果和单位生热速率，从而改善梯度愈合现象。
(三)有益效果
本发明实施例提供了一种电磁感应加热沥青路面梯度自愈合率评级和控制方法，具备以下有益效果：
1、本发明与传统方法相比，考虑了实际生产施工的影像，在综合考量路面厚度、温度以及能量变化等因素的前提下，提出了两种新型评价指标及其评价公式，具有较强的实用性，可用于电磁感应加热沥青路面自愈合时的梯度愈合率测试。
2、本发明创造性的将能量作为参数，使用多面壁模型建立起各层试件温度与能量之间的关系，通过与自愈合率结合，给出判定公式，量化了梯度愈合的概念，有利于从理论上通过控制能量以及温度来给出改善梯度愈合现象的方案，有利于提高自愈合过程中的能量利用率。
3、本发明基于梯度愈合率的公式给出评价方案与指标，量化梯度愈合率的概念，通过多组实验结果取均值方法给出参考参数，并且为不同的梯度愈合状况进行等级划分，有利于直观的理解不同程度的梯度愈合现象，为实际施工提供科学的参考依据。
4、本发明针对常规感应加热的纵向温度梯度问题，综合成本和效率因素，对三种由低到高的不同程度梯度愈合评价等级，给出了三种成本由低到高的相关解决方案，通过改变加热装置参数、改变沥青混合料中集料的导热系数和提出一种新的沥青混合料设计方法三种方案，改善纵向温度梯度分布现象，有效解决感应加热沥青路面自愈合时梯度愈合率过大的问题，为实际的施工方法提供思路。
5、使得沥青混合料升温的热量主要来源于感应介质的感应生热和沥青料之间的热量传递，越靠近感应线圈，感应生热热量在面层所吸收的热量中占比就越高，远离感应线圈的面层则反之，对于离线圈一定距离以上的沥青混合料而言，其升温所使用的热量全部来源于层间传热。因此，在已设定的相同加热条件下，本发明利用红外摄像仪监测试验时试件侧面的温度变化，以当前沥青混合料软化点温度所对应的层面作为分界，对于沥青混合料生热所吸收的热量，分界面以上的沥青热量主要来源于感应生热，分界面以下的主要来源于层间传热。
因此，对于本发明提出的分级改善措施——改变沥青混合料中集料的导热系数和提出一种新的沥青混合料设计方法两种方案，均只在分界面以下的沥青混合料中实施，以降低成本。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种电磁感应加热沥青路面梯度自愈合率评级和控制方法的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1为本发明的沥青路面温度与自愈合率实验数据图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明：
实施例1
一种改性沥青路面的自愈合梯度愈合率测试方法，包括以下步骤：
S1、简化沥青路面结构，计算沥青路面各种混合料用量，并加入一定量的感应介质，通过轮碾法形成多组车辙板试件，并将车辙板切成小梁试件；
其中，小梁试件成型的具体方法包括以下步骤：
S1-1、将与沥青路面配合比一致的电磁感应介质添加入沥青混合料内并倒入模具，碾压24次，形成尺寸为300×300×50mm的沥青混凝土车辙板，冷却24 小时；
S1-2、将车辙板切块，形成尺寸为250×30×30mm的小梁试件；
S1-3、为控制断裂试验期间的失效位置，将小梁试件的中心切出一个宽度为 6mm，深度为3mm的预锯缝。
S2、将小梁试件在-10℃以下的环境中冷冻4小时以上，随后通过三点弯曲实验测定小梁试件的第一次断裂强度f，三点弯曲实验的加载速度保持在 40-60mm/min；
S3、将断裂之后的小梁试件恢复至室温，并将断裂的小梁试件分别拼接，记录小梁试件的上下表面温度，选取n个小梁试件叠加并放置于绝缘材料面板上，通过紧固带固定后，通过加热设备进行感应加热自愈合，加热设备的输出功率为2～50kW，输出频率30～100kHZ，加热完成后立即记录各层小梁试件的各面表面温度；通过红外测温设备记录小梁试件的各面表面初始温度，以及感应加热处理结束后各层小梁试件的各面表面最终温度，获得当前有效加热深度，在小梁试件上表面平均温度达到100℃时，立刻停止加热；
所述步骤S3中，当前所用小梁试件的沥青混合料软化点温度所对应的层间距路表面的距离即为有效感应加热深度。
S4、将自愈合后的小梁试件冷却至室温后，重复步骤S2的实验，获得第二次的断裂强度F，并且根据实验数据推导公式计算各层小梁试件的自愈合率H和梯度愈合率G；
通过前后两次的断裂强度f与F，可以通过公式求出各层小梁试件的自愈合率(H)：
根据梯度愈合的概念，梯度愈合率可以通过自愈合率来表征，在添加感应介质的沥青路面中，电磁波在路面各层的传播与小梁试件层间的感应介质的导磁率有较强的联系，由于磁场分布不均，各层温度的不同导致的各层自愈合率不同是造成梯度愈合的重要原因，第n层的梯度愈合率(G)可以表示为：
其中，H分别为各层小梁的愈合率，n表示小梁层数；
同时进一步的将温度作为参数引入评价公式，从温度的角度探讨梯度愈合率的测试与改善方法，
显然各层试件在自愈合时吸收的能量Q与自愈合率之间存在正相关关系，即 H∝Q，即吸收的能量越多的试件，自愈合效果越好。
实验过程中记录的的实验数据如表1，
表1
将上述表1的数据进行回归分析，通过回归分析后得到如图1所示的曲线，通过拟合出的曲线，可以得到自愈合率与温度之间的关系式：
H＝aT2+bT+c (3)
式中a、b、c均为常数；
公式(3)结合自愈合率公式给出梯度愈合率G的公式
S5、将公式(1)计算出的结果，采取所有实验数据去均值的方法对每组数据给出评价指标，按照公式计算出每一组数据的均值，G2至Gn,通过求和取均值得到评价指标
用以衡量小梁试件的梯度愈合率大小，小于评价指标Ga 说明自愈合效果良好，大于评价指标Ga则说明梯度愈合率过大，需要修正改善；
S6、针对梯度愈合率大于给出评价指标的每组小梁试件进行分级，并对分级后的不同级别给出改善方法。
实施例2
一种基于上述改性沥青路面的自愈合梯度愈合率测试结果的改善方法，包括以下步骤：
S6-1、将梯度愈合率过大的小梁试件组按照梯度愈合率递增的顺序分为三级，Ga1、Ga2、Ga3，且Ga1<Ga2<Ga3；
具体分级情况如下：首先将梯度愈合率过大的组按照梯度愈合率递增的顺序进行分级，通过测试公式计算第一层与最后一层之间的梯度愈合率，即
式中n取最大，取为Gmax，再计算
得出，第一级Ga1：
第二级Ga2：
第三级Ga3：
通过梯度愈合率的两个公式可知，我们可以通过控制沥青混合料的导热系数来调控自愈合率。由于沥青混合料的导热系数与集料导热系数Ka、结合料导热系数Kb以及空气导热系数Kv有着如下关系Km＝(Ka)m*(Kb)n*(Kv)p，m、q、p 分别为沥青混合料中结合料、集料、空气的体积百分数,可以通过调控沥青混合料中各物质的导热系数改善梯度愈合现象，针对以上三个等级分类，采取不同的解决措施：
S6-2、针对Ga1，通过降低感应线圈高度等方式，增大交变磁场强度，从而增大有效感应加热深度、提高感应加热速率；
S6-3、针对Ga2，改变沥青混合料中集料的导热系数：由于沥青混合料中集料所占体积一般超过80％，故在其它组成成分保持不变的前提下，沥青混合料导热系数伴随着集料导热系数增大而增大，故进行沥青混合料摊铺时，选择导热系数较大的石料作为沥青混合料集料，对于有效感应加热深度以下的沥青混合料中的辉绿岩和大理石，改用导热系数较大的石灰岩和玄武岩代替。
本实施例中，由于沥青混合料中集料所占体积一般超过80％，故进行沥青混合料摊铺时，利用导热系数较大的石灰岩和玄武岩代替辉绿岩和大理石。
S6-4、针对Ga3，对于有效感应加热深度以下的沥青混合料，改变沥青混合料中各物质配比，加入大导热系数的高导热材料，比如加入一定量的导热填充胶、氧化铝或者SBS改性剂等材料，形成导热能力更强的改性沥青，提高沥青混合料整体的导热系数。同时使用钢丝绒等导热效果、生热效果优良的感应介质。以此增强沥青混合料的传热效果和单位生热速率，从而改善梯度愈合现象。
本实施例中，大导热系数的高导热材料可为导热填充胶、氧化铝或者SBS改性剂，形成导热能力更强的改性沥青，提高沥青混合料整体的导热系数。
本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种电磁感应加热沥青路面梯度自愈合率评级和控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、根据感应加热沥青路面结构，通过轮碾法制成多组相同的车辙板试件，并将车辙板切成小梁试件；
S2、将小梁试件在-10℃以下的环境中冷冻4小时，随后取出试件，通过三点弯曲实验测定小梁试件的第一次断裂强度f；
S3、将断裂之后的小梁试件恢复至室温，并将断裂的小梁试件分别拼接，记录小梁试件的上下表面温度，选取n个小梁试件叠加并放置于绝缘材料面板上，通过紧固带捆绑好之后，通过感应加热设备进行感应加热自愈合，加热完成后立即记录各层小梁试件的各面表面温度，获得当前有效加热深度；
S4、将自愈合后的小梁试件恢复至室温后，重复步骤S2，获得第二次的断裂强度F，并且根据实验数据推导公式计算各层小梁试件的梯度愈合率；
S5、根据公式计算出的结果，给出评价指标，用以衡量小梁试件的梯度愈合率效果，小于评价指标说明愈合效果良好，大于此评价指标则说明梯度愈合率过大，需要修正改善；
S6、针对梯度愈合率大于给出评价指标的每组小梁试件进行分级，并针对不同的分级情况给出相应的改善方法。
2.如权利要求1所述的一种电磁感应加热沥青路面梯度自愈合率评级和控制方法，其特征在于：所述步骤S1中，小梁试件成型的具体方法包括以下步骤：
S1-1、将与感应加热沥青路面配合比一致的感应介质添加入沥青混合料内并倒入模具，碾压24次，形成尺寸为300×300×50mm的沥青混凝土车辙板，冷却24小时；
S1-2、将车辙板切块，形成尺寸为250×30×30mm的小梁试件；
S1-3、为控制断裂试验期间的失效位置，将小梁试件的中心切出一个宽度为6mm，深度为3mm的预锯缝。
3.如权利要求1所述的一种电磁感应加热沥青路面梯度自愈合率评级和控制方法，其特征在于：所述步骤S2中，三点弯曲实验的加载速度保持在40-60mm/min。
4.如权利要求1所述的一种电磁感应加热沥青路面梯度自愈合率评级和控制方法，其特征在于：所述步骤S3中，加热设备的输出功率为2～50kW，输出频率30～100kHZ。
5.如权利要求1所述的一种电磁感应加热沥青路面梯度自愈合率评级和控制方法，其特征在于：所述步骤S3中，通过红外测温设备记录小梁试件的各面初始温度，以及感应加热处理结束后各层小梁试件的各面最终温度，在小梁试件上表面平均温度达到100℃时，立刻停止加热。
6.如权利要求1所述的一种电磁感应加热沥青路面梯度自愈合率评级和控制方法，其特征在于：所述步骤S5中，根据推导公式给出评价指标，即按照公式计算出各层试件的梯度愈合率，通过求和取均值得出评价指标Ga，大于此值的即表示梯度愈合率过大，需要修正，小于此值说明自愈合效果良好。
7.如权利要求1所述的一种电磁感应加热沥青路面梯度自愈合率评级和控制方法，其特征在于：所述步骤S3中，当前所用小梁试件的沥青混合料软化点温度所对应的层间距路表面的距离即为有效感应加热深度。
8.如权利要求1所述的一种电磁感应加热沥青路面梯度自愈合率评级和控制方法，其特征在于：所述步骤6中，具体分级和改善方法包括以下步骤：
S6-1、将梯度愈合率过大的小梁试件组按照梯度愈合率递增的顺序分为三级，Ga1<Ga2<Ga3；
S6-2、针对Ga1，增大交变磁场强度，从而增大有效感应加热深度、提高感应加热速率；
S6-3、针对Ga2，改变沥青混合料中集料的导热系数，进行沥青混合料摊铺时，选择导热系数较大的石料作为沥青混合料集料，对于有效感应加热深度以下的沥青混合料中的辉绿岩和大理石，改用导热系数较大的石灰岩和玄武岩代替。
S6-4、针对Ga3，对于有效感应加热深度以下的沥青混合料，改变沥青混合料中各物质配比，加入大导热系数的高导热材料，比如加入一定量的导热填充胶、氧化铝或者SBS改性剂等材料，形成导热能力更强的改性沥青，提高沥青混合料整体的导热系数。同时使用钢丝绒等导热效果、生热效果优良的感应介质。以此增强沥青混合料的传热效果和单位生热速率，从而改善梯度愈合现象。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011163738.1A CN112362497B (zh) | 2020-10-27 | 2020-10-27 | 一种电磁感应加热沥青路面梯度自愈合率评级和控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011163738.1A CN112362497B (zh) | 2020-10-27 | 2020-10-27 | 一种电磁感应加热沥青路面梯度自愈合率评级和控制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112362497A true CN112362497A (zh) | 2021-02-12 |
| CN112362497B CN112362497B (zh) | 2024-05-28 |
Family
ID=74510714
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011163738.1A Active CN112362497B (zh) | 2020-10-27 | 2020-10-27 | 一种电磁感应加热沥青路面梯度自愈合率评级和控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112362497B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112362495A (zh) * | 2020-10-27 | 2021-02-12 | 合肥工业大学 | 感应加热钢桥面摊铺层梯度自愈合率评级和控制方法 |
| CN115353328A (zh) * | 2022-07-29 | 2022-11-18 | 华南理工大学 | 一种电磁感应增强型纳米改性高自愈合性能沥青混合料及其制备方法与应用 |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5449034A (en) * | 1991-04-10 | 1995-09-12 | Techmetal Promotion | Method of dynamically controlling the withdrawal speed during a healing cycle following sticking in a process for the continuous casting of steel |
| US20050135879A1 (en) * | 2003-12-18 | 2005-06-23 | Bill Grubba | Method of reconstructing a bituminous-surfaced pavement |
| AU2009101336A4 (en) * | 2009-12-22 | 2010-02-25 | Jiangxi Ganyue Expressway Co Ltd | Cold-recycling emulsified asphalt mixture and method for pavement reconstruction |
| CN103487333A (zh) * | 2013-10-11 | 2014-01-01 | 东南大学 | 一种沥青混合料自愈合能力评价方法 |
| US9057163B1 (en) * | 2013-03-15 | 2015-06-16 | William B. Coe | Pavement repair system |
| CN205941555U (zh) * | 2016-08-03 | 2017-02-08 | 山西省交通科学研究院 | 一种模拟沥青路面感应快速加热自愈合的试验装置 |
| CN107254827A (zh) * | 2017-08-07 | 2017-10-17 | 江苏集萃道路工程技术与装备研究所有限公司 | 一种微波就地再生式沥青路面养护车及施工方法 |
| CN108613993A (zh) * | 2018-05-11 | 2018-10-02 | 交通运输部公路科学研究所 | 一种沥青混合料的自愈合能力评价方法及系统 |
| CN109765094A (zh) * | 2019-01-17 | 2019-05-17 | 安徽建筑大学 | 一种沥青混合料试件劈裂后自愈合自收集夹具的使用方法 |
| CN110297079A (zh) * | 2019-08-09 | 2019-10-01 | 郑州大学 | 一种沥青材料自愈合性能评价装置及方法 |
| CN110453562A (zh) * | 2019-08-12 | 2019-11-15 | 南京林业大学 | 基于纳米碳纤维提高冷拌沥青混合料自愈合的方法 |
| CN111349955A (zh) * | 2020-03-18 | 2020-06-30 | 燕山大学 | 一种钎杆疲劳裂纹的修复方法 |
-
2020
- 2020-10-27 CN CN202011163738.1A patent/CN112362497B/zh active Active
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5449034A (en) * | 1991-04-10 | 1995-09-12 | Techmetal Promotion | Method of dynamically controlling the withdrawal speed during a healing cycle following sticking in a process for the continuous casting of steel |
| US20050135879A1 (en) * | 2003-12-18 | 2005-06-23 | Bill Grubba | Method of reconstructing a bituminous-surfaced pavement |
| AU2009101336A4 (en) * | 2009-12-22 | 2010-02-25 | Jiangxi Ganyue Expressway Co Ltd | Cold-recycling emulsified asphalt mixture and method for pavement reconstruction |
| US9057163B1 (en) * | 2013-03-15 | 2015-06-16 | William B. Coe | Pavement repair system |
| CN103487333A (zh) * | 2013-10-11 | 2014-01-01 | 东南大学 | 一种沥青混合料自愈合能力评价方法 |
| CN205941555U (zh) * | 2016-08-03 | 2017-02-08 | 山西省交通科学研究院 | 一种模拟沥青路面感应快速加热自愈合的试验装置 |
| CN107254827A (zh) * | 2017-08-07 | 2017-10-17 | 江苏集萃道路工程技术与装备研究所有限公司 | 一种微波就地再生式沥青路面养护车及施工方法 |
| CN108613993A (zh) * | 2018-05-11 | 2018-10-02 | 交通运输部公路科学研究所 | 一种沥青混合料的自愈合能力评价方法及系统 |
| CN109765094A (zh) * | 2019-01-17 | 2019-05-17 | 安徽建筑大学 | 一种沥青混合料试件劈裂后自愈合自收集夹具的使用方法 |
| CN110297079A (zh) * | 2019-08-09 | 2019-10-01 | 郑州大学 | 一种沥青材料自愈合性能评价装置及方法 |
| CN110453562A (zh) * | 2019-08-12 | 2019-11-15 | 南京林业大学 | 基于纳米碳纤维提高冷拌沥青混合料自愈合的方法 |
| CN111349955A (zh) * | 2020-03-18 | 2020-06-30 | 燕山大学 | 一种钎杆疲劳裂纹的修复方法 |
Non-Patent Citations (9)
| Title |
|---|
| HECHUAN LI ET AL.: "Study on the gradient heating and healing behaviors of asphalt concrete induced by induction heating", CONSTRUCTION AND BUILDING MATERIALS, vol. 208, 11 March 2019 (2019-03-11) * |
| QUANTAO LIU ET LA.: "Heating Characteristics and Induced Healing Efficiencies of Asphalt Mixture via Induction and Microwave Heating", MATERIALS, vol. 11, 29 May 2018 (2018-05-29) * |
| YASHWANTH PAMULAPATI ET AL.: "Evaluation of self-healing of asphalt concrete through induction heating and metallic fibers", CONSTRUCTION AND BUILDING MATERIALS, vol. 146, 18 April 2017 (2017-04-18), XP085032794, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2017.04.064 * |
| 何亮;赵龙;凌天清;马育;刘全涛;: "密实型沥青混合料裂缝感应热自愈合性能研究", 中国公路学报, no. 01, 15 January 2017 (2017-01-15) * |
| 叶勇;李斌;刘全涛;: "沥青混凝土电磁感应加热梯度愈合行为研究", 武汉理工大学学报(交通科学与工程版), no. 01, 15 February 2018 (2018-02-15) * |
| 孙吉书;许宁乾;李猛;: "掺钢渣SBS改性沥青混凝土自修复性能研究", 公路工程, no. 03, 20 June 2018 (2018-06-20) * |
| 崔亚楠;于庆年;韩吉伟;张淑艳;陈瑞璞;: "沥青砂浆多次损伤自愈合性能", 复合材料学报, no. 08, 6 December 2017 (2017-12-06) * |
| 朱洪洲;刘玉峰;袁海;范世平;丁勇杰;: "基质沥青混合料宏观断裂微波自愈合性能", 合肥工业大学学报(自然科学版), no. 03, 28 March 2020 (2020-03-28) * |
| 许建斌;: "沥青与沥青混合料自愈合特性研究", 安徽建筑, no. 09, 28 August 2020 (2020-08-28) * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112362495A (zh) * | 2020-10-27 | 2021-02-12 | 合肥工业大学 | 感应加热钢桥面摊铺层梯度自愈合率评级和控制方法 |
| CN112362495B (zh) * | 2020-10-27 | 2024-05-28 | 合肥工业大学 | 感应加热钢桥面摊铺层梯度自愈合率评级和控制方法 |
| CN115353328A (zh) * | 2022-07-29 | 2022-11-18 | 华南理工大学 | 一种电磁感应增强型纳米改性高自愈合性能沥青混合料及其制备方法与应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112362497B (zh) | 2024-05-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112362497B (zh) | 一种电磁感应加热沥青路面梯度自愈合率评级和控制方法 | |
| CN110453562B (zh) | 基于纳米碳纤维提高冷拌沥青混合料自愈合的方法 | |
| Liu et al. | Assessment of automatic induction self-healing treatment applied to steel deck asphalt pavement | |
| CN111548057A (zh) | 一种厂拌热再生沥青混合料的配合比设计方法 | |
| CN113024161B (zh) | 一种厂拌热再生沥青混合料的配合比设计方法 | |
| CN111423156B (zh) | 一种抗车辙的排水性超薄罩面沥青混合料及其制备方法 | |
| CN111499268B (zh) | 一种提高微波吸收效率的沥青混合料及其制备方法 | |
| CN103073232A (zh) | 一种微表处混合料 | |
| Yan et al. | Pavement conductive wearing surface with graphite heating film de-icing potential and performance experimental study | |
| CN107366211A (zh) | 一种沥青混凝土就地热再生分层往复加热工艺 | |
| Sun et al. | Research on maintenance equipment and maintenance technology of steel fiber modified asphalt pavement with microwave heating | |
| CN112362495B (zh) | 感应加热钢桥面摊铺层梯度自愈合率评级和控制方法 | |
| WO2024021713A1 (zh) | 一种电磁感应增强型纳米改性高自愈合性能沥青混合料及其制备方法与应用 | |
| Wang et al. | Road use and electrothermal performance of graphene-conductive asphalt-recycled pervious concrete under severe cold environment | |
| CN108558269B (zh) | 一种注式导电沥青混凝土、桥面铺装结构及铺装方法 | |
| CN112362498B (zh) | 确定钢桥面铺面间歇加热自愈合最佳间歇时间的试验方法 | |
| CN115286290A (zh) | 一种可快速修复沥青路面裂缝的吸波沥青混合料及其制备方法 | |
| CN113638282A (zh) | 一种修复沥青路面深度车辙的结构层及施工方法 | |
| Xia et al. | Road Performance and Ice‐Melting Characteristics of Steel Wool Asphalt Mixture | |
| CN112761040A (zh) | 一种预制装配式沥青路面块及其制作方法 | |
| CN112362496A (zh) | 基于自愈合试验的感应加热功能路面能量转化率评价方法 | |
| CN218540259U (zh) | 混凝土白改黑路面结构 | |
| CN214362647U (zh) | 一种利用再生骨料的自愈合复合式路面结构 | |
| CN117371088A (zh) | 一种感应加热融冰雪路面的调控方法及其应用 | |
| CN219490580U (zh) | 高强韧抗滑防裂养护路面结构 |
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 |