[发明专利]道路沥青混合料界面粘结性能的测试方法

权利要求书

1.道路沥青混合料界面粘结性能的测试方法，其特征在于：是通过以下技术方案实现的：

a．用旋转压实仪对沥青混合料进行制样；

b．将成型的沥青混合料试样切割成半圆试件；

c．对半圆试件进行水冻融测试和盐冻融测试

c.1 盐冻时除冰盐浓度为2%~6%，

c.2 冰冻温度为-10℃~-30℃，

c.3 冻融循环次数为10~25次；

d．对半圆试件进行温度老化测试；

e．对半圆试件进行压力老化测试；

f．对半圆试件进行紫外线老化测试；

g．对半圆试件进行预切口；

h. 在半圆试件表面喷制散斑；

i．对半圆试件进行三点弯曲测试，同时用Vic-3D图像采集系统对半圆试件在加载过程中沥青与骨料界面及裂尖区域的变形场图像进行采集；

j．沥青与骨料界面粘结性能的确定；

k. 将各种沥青混合料在不同条件下的界面粘结性能指标进行对比，以选定适合不同气候环境下使用的沥青路面材料及级配类型。

2.根据权利要求1所述的道路沥青混合料界面粘结性能的测试方法，其特征在于：

a．依照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20—2011)用旋转压实仪对沥青混合料进行制样

a.1 制备相同级配的普通沥青混合料、橡胶粉改性沥青混合料、复合胶粉改性沥青混合料和SBS改性沥青混合料，

a.2 用旋转压实仪成型直径为100mm、高度为160mm的圆柱形试件，

a.3 旋转压实仪旋转角度为1.16°，垂直压力为 600kPa，旋转速率为 30r/min；

b．将成型的沥青混合料试样切割成半圆试件

b.1 为得到不同厚度的试件，选择厚度为1mm、5mm、10mm、20mm、40mm的垫片，

b.2用切割刀锯将高为160mm的圆柱形试件切成两个高度为80mm的圆柱形试件，

b.3 将高度为80mm的圆柱形试件竖直放置，用切割刀片将圆柱形试件切成两个半圆试件，

b.4 将高度为80mm的半圆试件切成两个厚度为25mm的小半圆试件，切割时注意从有切割面一侧向另一侧切割，最后将旋转压实试件两端部分弃掉；

c．对半圆试件进行水冻融测试和盐冻融测试

c.1配制浓度分别为2%、4%、6%除冰盐溶液，将配置好的除冰盐溶液与清水各备一份，

c.2 将半圆试件放入可封闭的容器中，分别注入四种浓度的除冰盐溶液和清水，溶液应漫过试件，并进行封闭，

c.3 将封闭好的试件放入冻融箱内，将冰冻温度设置为测试需要的目标温度-20℃，待低温箱显示目标温度开始计时，持续冰冻2小时保证试件内部温度下降到设定目标温度，

c.4将试件取出放入室温条件下的水浴中，将水浴缓慢升温至60℃后再持续融化2小时，至此一个冻融循环完成，按照以上步骤重复进行盐冻及水冻循环测试，直至达到目标循环次数15次，

c.5 将进行15次冻融循环后的半圆试件取出备用；

d．对半圆试件进行温度老化测试

d.1 将拌合好的混合料按照松铺厚度21 kg/m³~22kg/m³.均匀摊铺在试样盘中，放入135℃的烘箱内，连续加热4小时，在加热过程中每间隔1小时用铲在试样盘中翻拌混合料一次，4小时后从烘箱中取出混合料做规定性能测试；

d.2利用延时烘箱加热法进行沥青混合料长期老化，

d.2.1将经过短期老化后成型的沥青混合料半圆试件置于试样台上，放入85℃烘箱中强制通风条件下恒温120小时，

d.2.2 在不移动试样的状态下，打开烘箱门自动冷却至室温，

d.2.3 将温度老化后的沥青混合料半圆试件取出备用；

e．对半圆试件进行压力老化测试

e.1 选择压力老化温度为90℃，按压力老化试验机“START”键选择“COOL”，按“START”键屏幕显示“preheat to 85 please wait”此时将试样架置于容器内，不含试件，进行容器预热，

e.2 系统预热温度达到85℃后，提示“please complete load sample”打开容器，放好试件，拧好螺栓，

e.3 当预热温度等条件满足后，系统开始加压，

e.4 达到预定压力后，沥青混合料开始进行压力老化，20小时后系统自动卸压，压力老化完成，

e.5 老化后在不移动试样的状态下，打开压力老化试验机使试件自动冷却至室温；

f．对半圆试件进行紫外线老化测试；

f.1将波长范围为315~400nm，40W的UVA-340nm反射型黑光高压汞灯放置在一个密闭箱内，由于灯管温度可以达到800℃，灯管周围温度可以达到80℃，因此可通过距离控制试件温度，根据当地气温情况，测试设定为60℃，设定试件位于距离灯管20cm处，

f.2 连续对沥青混合料半圆试件进行紫外线老化39天，相当于室外自然老化5年，

f.3 将紫外线老化的沥青混合料半圆试件取出备用；

g．对半圆试件进行预切口

g.1 分别在半圆试件上标出1cm、2cm、3cm长直线，便于控制预切口长度，

g.2 用夹具将沥青混合料半圆试件进行固定，

g.3 用角磨机将半圆试件按标定长度进行预切口；

h．在半圆试件表面喷制散斑

h.1 为防止试件表面所制散斑反光，喷制散斑时必须采用哑光漆将NO.1007 哑光白喷漆常温下放置一段时间，使瓶内漆温度均匀，然后充分摇晃使瓶内油漆密度均匀，

h.2 将备好的黑色纸片和半圆试件并排放于地上，将白色哑光漆喷于黑色纸片上，不断调整所喷白漆到黑色纸片的高度与距离从而调节漆的颗粒大小与疏密程度，喷漆密度应在保证能够看清沥青与骨料界面的情况下尽可能的大，

h.3 保持相同距离与高度将漆喷到半圆试件上，为防止试件表面漆未干而发生流漆，喷好后先保持半圆试件不动；

i. 对半圆试件进行三点弯曲实验，同时利用Vic-3D图像采集系统对半圆试件加载过程中界面区域变形场散斑图像进行采集

i.1 调整试验仪器支座距离，使两支座间距离为80mm，将半圆试件取出对称安放在支座上，将试件喷有散斑的一侧放于正面，并将加载点压头与试件上表面刚好接触，

i.2 启动Vic-3D软件，同时开启图像采集系统，两台相同的CCD相机同时进行图像采集，系统同时显示两台相机传输画面，

i.3通过观察系统屏幕上的试件图像分别对两台CCD相机的焦距及补充光源的亮度进行调节，直到图像在屏幕上显示最清晰，曝光度符合要求，即屏幕上的试件表面散斑没有反光点，

i.4 对相机参数进行校准计算，

i.4.1 使用带有固定距离的点阵校准板拍摄校准图片，校准板大小根据试件尺寸进行选择，与试件大小相当，将校准板置于支座上半圆试件之前，用两台CCD相机同时从不同角度对校准板进行拍摄，获取多张校准图片，

i.4.2 在Vic-3D系统软件主工具栏中点击“校准”按钮，选择所拍摄的校准图片，点击“分析”按钮进行分析，Vic-3D软件提取每一张校准图片点阵中圆点的中心，所有校准图片都是在完成圆点中心提取之后，自动开始进行校准计算，

i.4.3 校准计算完成之后会有一个评估分数显示在校准窗口的右下方，如果计算的评估分数大于最佳值，任何偏离最佳值的图片都要被剔除掉，然后自动重新进行校准计算，直到符合要求，然后点击“接受”按钮确定接受校准计算的结果，

i.5 在加载试验仪器控制电脑中输入相应测试试件参数，调整试验仪器加载速率为1mm/min，

i.6 点击开始加载，使加载装置以1mm/min的加载速率进行测试加载，使用Vic-3D软件的图像采集系统同时对试件加载过程进行实时图像采集，

i.7 对采集的散斑图像进行保存，对三点弯测试荷载-位移曲线及相应数据进行保存；

j．沥青与骨料界面粘结性能的确定

j.1 断裂能确定，利用各种沥青混合料在不同条件下的半圆弯曲实验荷载与位移曲线，计算界面裂缝起裂即裂纹扩展1mm时荷载~位移曲线下的面积，得到试件破坏时混合料所吸收的能量，即断裂能，

j.2 断裂韧性确定，利用断裂力学公式计算沥青与骨料界面断裂韧性；

k. 将各种沥青混合料在不同条件下的界面粘结性能指标进行对比，以选定适合不同气候环境下使用的沥青路面材料及级配类型

k.1以上测试可采用正交实验设计，考察多因素多水平影响，并对测试结果进行计算分析，以减少测试次数，缩短测试周期，测试因素选择冰冻温度、除冰盐浓度、冻融循环次数三个；每一因素对应四个水平，冰冻温度为-10℃、-20℃、-25℃、-30℃，除冰盐浓度为0、2%、4%、6%，冻融循环次数为10、15、20、25次，

k.2 将测试得到的指标进行极差分析，直观地观测界面粘结性能指标随各因素的变化趋势，

k.3 将测试得到的指标进行方差分析，用F检验法对正交试验的结果进行显著性检验，判断因素水平对考察指标影响的显著性，

k.4 将不同沥青混合料冻融循环及老化前后的试样界面粘结性能指标进行对比，推断不同影响因素对界面力学性能的影响规律，确定适宜的沥青路面材料及级配类型。