CN113899640A - 基于纳米划痕技术的环氧沥青紫外线老化程度测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及道路工程沥青铺面技术领域，具体涉及一种基于纳米划痕技术的环氧沥青紫外线老化程度测试方法。其借助纳米划痕技术对环氧沥青的紫外老化深度进行了测定，操作简单易行，为环氧沥青老化程度的判别提供了一种新的研究方法和思路。本发明采用的方法步骤为1）制备环氧沥青的纳米划痕测试样本；2）采集样本的划痕曲线图及显微镜图像；3）对采集到的曲线图进行校正和定量分析，得到环氧沥青老化深度。
Description
技术领域
本发明涉及道路工程沥青铺面技术领域，具体涉及一种基于纳米划痕技术的环氧沥青紫外线老化程度测试方法。
背景技术
环氧沥青是一种通过环氧树脂交联反应实现的高性能铺装材料，在重载交通地区得到广泛应用。
环氧沥青是一种热固性材料，与在高温下软化的常规沥青粘结剂相比，具有良好高温稳定性、强度、水稳定性、耐化学复试等能力。然而与其他沥青一样，环氧沥青在使用期间，也会受到环境因素的影响，如热氧、紫外线、湿度导致其老化，使其性能发生下降。
沥青的老化因素类型通常分为热氧化老化和光氧化老化。其中沥青粘结剂的光氧化老化主要是由于在阳光范围内290～400nm的紫外辐射所致。吸收紫外线能激发沥青分子，诱导发生光化学反应，使沥青粘结剂刚度增大、脆化，从而引起路面开裂病害。随着紫外线辐射穿透沥青混合料中的空隙或微裂缝，受紫外线辐射影响的路面深度可逐渐达到10mm，紫外线辐射老化的危害在海拔高、光照充足的地区尤为显著。
到目前为止，对沥青紫外线老化的研究已有很多，但对环氧沥青紫外老化的研究较少；环氧沥青的光氧老化程度是随深度而变化的，更清楚地了解环氧沥青的老化梯度，不仅有利于估计紫外辐射老化沿沥青深度向下扩展的速度，指导实验室紫外老化模拟中沥青膜厚度的设计，同时也有利于更准确地评价紫外线老化对沥青粘结剂性能的真实影响。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种基于纳米划痕技术的环氧沥青紫外线老化程度测试方法，其借助纳米划痕技术对环氧沥青的紫外老化深度进行了测定，操作简单易行，为环氧沥青老化程度的判别提供了一种新的研究方法和思路。
为解决现有技术存在的问题，本发明所采用的技术方案为：基于纳米划痕技术的环氧沥青紫外线老化程度测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)制备环氧沥青的纳米划痕测试样本；
2)采集样本的划痕曲线图及显微镜图像；
3)对采集到的曲线图进行校正和定量分析，得到环氧沥青老化深度。
进一步,步骤1)具体方法为：将老化后的环氧沥青切割成小块，采用冷镶手段将环氧沥青样品镶嵌。
进一步,步骤2)具体包括以下步骤：
(1)选用Berkovich压头作为探针，将测试样品固定在纳米压痕试验仪的平台上，用纳米压痕仪自带的高倍显微镜选择树脂和沥青界面作为划刻的起始点；
(2)拟定试验参数,包括垂直加载速率、划痕长度、垂直力、横向力，避免横向划刻速度变化产生的影响；
(3)确定参数后开始划痕实验，仪器自动记录加卸载过程中的划痕深度、划痕长度数据，得到划痕曲线图；
(4)重复测量其它划痕,以不同的横向划刻速度，两划痕需间隔需大于20μm，以消除残余应力影响。
进一步,步骤3)具体方法为：观察划痕曲线斜率变化，发生明显转折处为老化沥青与原样沥青的界面过渡区，通过横坐标划痕长度测量环氧沥青老化深度。
进一步,步骤1)中镶嵌时，样品被老化的面层垂直于测试面，被测试面与基底处于同一水平面。
与现有技术相比，本发明包括以下有益效果：
1、本发明首次将纳米划痕技术应用于环氧沥青老化深度的测定，为环氧沥青老化程度的判别提供了新的方案。
2、本发明提供的环氧沥青老化深度的方法试验样本制样简单，测试速度较快，数据直观准确。
附图说明
图1本发明测试方法流程图；
图2环氧沥青纳米压痕试样；
图3纳米压痕试加载过程示意图；
图4纳米划痕试验区域显微图像示意图；
图5环氧沥青纳米划痕曲线示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本实施例提供一种基于纳米划痕技术的环氧沥青紫外线老化程度测试方法，如图1所示，具体包括如下步骤：
步骤1，制备环氧沥青的纳米划痕测试样本
将老化后的环氧沥青切割成长×宽×高为25mm×3mm×5mm小块，采用冷镶手段将环氧沥青样品镶嵌，将环氧树脂AB胶按比例混合，搅拌至清澈，与老化后的环氧沥青样品一起浇筑入模具中，样品被老化的面层垂直于测试面，被测试面一定要与基底处于同一水平面，常温固化后脱模，如图2所示。
步骤2，采集样本的划痕曲线图及显微镜图像
2-1选用Berkovich压头作为探针，将测试样品固定在纳米压痕试验仪的平台上，用纳米压痕仪自带的高倍显微镜选择树脂和沥青界面作为划刻的起始点；
2-2拟定试验参数,包括垂直加载速率VV＝0.1mN/μm，划痕长度＝100μm、垂直力、横向力等，避免横向划刻速度变化产生的影响，如图3所示；
2-3确定参数后开始划痕实验，仪器自动记录加卸载过程中的划痕深度、划痕长度数据，得到划痕曲线图；
2-4重复测量其它划痕,以不同的横向划刻速度，两划痕需间隔需大于20μm，以消除残余应力影响，如图4所示；
步骤3，对采集到的曲线图进行校正和定量分析，得到环氧沥青老化深度
观察划痕深度d2-划痕长度的划痕曲线斜率变化，发生明显转折处为老化沥青与原样沥青的界面过渡区，通过横坐标划痕长度测量环氧沥青老化深度，如图5所示。
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。
Claims (5)
1.基于纳米划痕技术的环氧沥青紫外线老化程度测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）制备环氧沥青的纳米划痕测试样本；
2）采集样本的划痕曲线图及显微镜图像；
3）对采集到的曲线图进行校正和定量分析，得到环氧沥青老化深度。
2.根据权利要求1所述的基于纳米划痕技术的环氧沥青紫外线老化程度测试方法，其特征在于，所述步骤1）具体方法为：将老化后的环氧沥青切割成小块，采用冷镶手段将环氧沥青样品镶嵌。
3.根据权利要求1或2所述的基于纳米划痕技术的环氧沥青紫外线老化程度测试方法，其特征在于，所述步骤2）具体包括以下步骤：
（1）选用Berkovich压头作为探针，将测试样品固定在纳米压痕试验仪的平台上，用纳米压痕仪自带的高倍显微镜选择树脂和沥青界面作为划刻的起始点；
（2）拟定试验参数,包括垂直加载速率、划痕长度、垂直力、横向力，避免横向划刻速度变化产生的影响；
（3）确定参数后开始划痕实验，仪器自动记录加卸载过程中的划痕深度、划痕长度数据，得到划痕曲线图；
（4）重复测量其它划痕,以不同的横向划刻速度，两划痕需间隔需大于20μm，以消除残余应力影响。
4.根据权利要求3所述的基于纳米划痕技术的环氧沥青紫外线老化程度测试方法，其特征在于，所述步骤3）具体方法为：观察划痕曲线斜率变化，发生明显转折处为老化沥青与原样沥青的界面过渡区，通过横坐标划痕长度测量环氧沥青老化深度。
5.根据权利要求4所述的基于纳米划痕技术的环氧沥青紫外线老化程度测试方法，其特征在于，所述步骤1）中镶嵌时，样品被老化的面层垂直于测试面，被测试面与基底处于同一水平面。
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