专利名称：评价沥青砂浆损伤自愈合能力的方法
技术领域：
本发明属于浙青砂浆流变特性评价的应用技术领域，具体涉及一种评价浙青砂浆损伤自愈合能力的方法。
背景技术：
随着我国高速公路建设事业的迅猛发展，我们对道路建筑材料的需求量不断增大，对材料性能的要求不断提高。与此同时，我国高等级公路浙青路面的破坏问题日益显现。道路在长期的使用过程中，浙青混凝土结构在周围复杂环境的影响下，无可避免地产生微小开裂和局部损伤。轻者路面结构的使用寿命会减少，重者整个结构的安全都会被危及。 因此，相关工作者关心的主要问题就是如何及时有效的修复出现的裂纹和损伤。许多微小裂纹比如基体的微开裂等，在实际使用的路面工程结构中屡见不鲜。然而，由于现有探测技术的局限性，这些微观范围的损伤极有可能被忽视和探测不到，以至于对裂纹和损伤进行修复的想法的实现变得非常困难，甚至不可能。但是，如果这些裂纹或损伤不能得到及时有效的修复和处理，不仅会影响浙青混凝土结构的正常使用性能和使用寿命，而且还有可能引发宏观裂缝并导致结构性的脆性断裂，最终产生严重的灾难性事故。因此对于浙青道路而言，确保路面材料与结构具有良好的自自愈能力，能主动、自动地对浙青路面出现的裂纹和损伤部位进行修复，对降低道路管理运营成本、延长道路使用寿命都具有重要的意义。目前，大多数人主要通过动态剪切流变仪(DSR)试验比较间歇前后浙青性能的变化(模量、相位角等)，评价浙青的自愈性，以间歇前后模量或相位角的变化作为自愈性评价指标。该方法虽然能在一定程度上评价浙青的自愈性能，但是，评价过程繁琐，对操作的要求较高，加之试验仪器昂贵，并且该方法适用对象还仅限为单一的浙青材料，而对于浙青与集料结合后的自愈性评价方法还有待于进一步的研究。综上而言，如何能通过一个简便的方法来研究浙青材料的自愈能力，并且不需要昂贵复杂的设备，是我们道路工作者共同面临的问题。

发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中浙青与集料自愈性评价方法所存在的不足，提供了一种评价方法简单，能够评价不同配比的浙青砂衆混合料的损伤自愈合能力的方法。本发明解决技术问题的技术方案包括以下步骤(I)对待测试件在35 50 V预热3 6小时；(2)设定拉伸温度为35 50°C，对待测试件进行等应变率双向拉伸，拉伸速度为2mm/min，采集初始时刻的应力值与应变值，得出初始拉伸损伤模量Etl,继续拉伸并实时采集作用在待测试件上的应力值和应变值，直至拉伸损伤模量Et与Etl的比值Iitl达到O. 3 O. 6，停止拉伸；(3)对步骤(2)拉伸后的待测试件两端上施加O. IMPa的相向的恒定压力，待测试件进行自愈合，自愈温度与拉伸温度相同，保持自愈时间为2 4小时后停止施加压力；(4)对步骤(3)自愈后的待测试件再次进行等应变率双向拉伸，重复步骤(2)的拉伸，至拉伸损伤模量Et’与Eci'的比值nt与Iici相等,停止拉伸；(5)计算出自愈前拉伸损伤模量速率Ktl与自愈后拉伸损伤模量速率K1，得出自愈温度为TC、自愈时间为h小时条件下的待测试件的自愈系数HCn(T，h)，其计算方法如下HCn(T, h) = Is X 1 00%其中，T为自愈温度，°C ;h为自愈时间，小时；
Bq — BcK0为试件自愈前的拉伸模量损伤速率，^
9E0为试件自愈前的初始拉伸损伤模量，MPa ；Et为试件自愈前的终止拉伸损伤模量，MPa, Et = n0E0, n0为O. 3 O. 6 ;t为试件自愈前由初始拉伸损伤模量到终止拉伸损伤模量所用的时间，s ；
g i -g iK1为试件自愈后的拉伸模量损伤速率，K1 =
L9E0'为试件自愈后的初始拉伸损伤模量,MPa ；Et'为试件自愈后的终止拉伸损伤模量，MPa, E' t = ntE/ 0, nt=n0 ；t’为试件自愈后由初始拉伸损伤模量到终止拉伸损伤模量所用的时间，S。在上述步骤(2)中设定拉伸温度为40°C，对待测试件进行等应变率双向拉伸，拉伸速度为2mm/min，采集初始时刻的应力与应变值，得出初始拉伸损伤模量Etl，继续拉伸并实时采集作用在待测试件上的应力和应变值，直至拉伸损伤模量Et与Etl的比值％达到O. 4，停止拉伸；在步骤(3)中对步骤(2)拉伸后的待测试件两端上施加O. IMPa的相向的恒定压力，待测试件进行自愈合，自愈温度与拉伸温度相同，保持自愈时间为3小时后停止施加压力。上述步骤(2)和步骤(4)中采集作用在待测试件上的应力值和应变值是每秒等间距的3个时间点所对应的应力值和应变值。本发明提供的评价浙青砂浆损伤自愈合能力的方法通过在恒温下对浙青砂浆试件进行等应变率双向拉伸，并实时监测拉伸与自愈过程中的应力与位移数据，通过计算机分析得出浙青砂浆试件的自愈系数，本发明可以定量地评价浙青砂浆的自愈能力，还可以测试出不同的自愈时间、自愈温度、自愈压力和自愈前浙青损伤程度等因素对浙青材料自愈作用的影响，能够适用于不同配比的浙青砂浆材料，而且该方法简便可行，易于操作，为进一步指导可持续浙青路面的材料优选和优化设计奠定了基础。
具体实施例方式现通过具体的实施例对本发明进行进一步说明，但是本发明不仅限于下述的实施方式。实施例I以直径为30mm、高度为50mm的圆柱体为浙青砂浆待测试件为例，其自愈性评价方法包括以下步骤(I)将待测试件在恒温箱中40°C预热5小时；待测试件是直径为30mm、高度为50mm的浙青砂衆圆柱体,其制备方法参照成型方法按JTJ052-2000《公路工程浙青及浙青混合料试验规程》中T0704-1993浙青混合料试件制作方法即静压法。(2)设定拉伸温度为40°C，对待测试件进行等应变率双向拉伸，拉伸速度为2mm /min，采集初始时刻的应力值Otl与应变值％，得出初始拉伸损伤模量Etl，继续拉伸并实时采集作用在待测试件上的应力值01和应变值et，直至t秒后的拉伸损伤模量Et与Etl的比值Iitl达到O. 4，停止拉伸；(3)对步骤(2)拉伸后的待测试件两端同时施加O. IMPa的相向的恒定压力，待测试件自愈合，自愈温度与拉伸温度相同，保持自愈时间为3小时后停止施加压力；
(4)对步骤(3 )自愈后的待测试件再次进行等应变率双向拉伸，重复步骤(2 )的拉伸，至t’秒后的拉伸损伤模量Et’与Etl’的比值nt与Iitl相等，停止拉伸；(5)计算出自愈前拉伸损伤模量速率Ktl与自愈后拉伸损伤模量速率K1，得出自愈温度为40°C、自愈时间为3小时条件下的待测试件的自愈系数HCn(T，h)，其计算公式如下HCn (Τ, h)=字 X 100%
K1其中，T为自愈温度，°C ;h为自愈时间，小时；K0为试件自愈前的拉伸模量损伤速率， =......................E0为试件自愈前的初始拉伸损伤模量，MPa ；Et为试件自愈前的终止拉伸损伤模量，MPa, Et = n0E0 ；t为试件自愈前由初始拉伸损伤模量到终止拉伸损伤模量所用的时间，s ；K1为试件自愈后的拉伸模量损伤速率，Kt =
·
tE0'为试件自愈后的初始拉伸损伤模量，MPa ；Et’为试件自愈后的终止拉伸损伤模量，MPa E' t = ntE/。，nt=nQ ;t’为试件自愈后由初始拉伸损伤模量到终止拉伸损伤模量所用的时间，S。上述的拉伸损伤模量、Et’均由以下公式得出
tkC 0—0焉=—1=^
A 6 ε - I
II S-Iσ i为试件在i时刻点上的应力值；ε i为试件在i时刻点上的应变值。在步骤(2)与步骤(4)中，对于应力值与应变值的采集每秒等间距的3个时间点对应的应力值01和应变值Si，并计算出试件的拉伸损伤模量值E”实施例2以直径为30mm、高度为50mm的圆柱体为浙青砂浆待测试件为例，其自愈性评价方法包括以下步骤(I)将待测试件在恒温箱中35°C预热6小时；待测试件与实施例I中的相同。
(2)设定拉伸温度为35°C，对待测试件进行等应变率双向拉伸，拉伸速度为2mm/min，采集初始时刻的应力值σ ^与应变值ε ^，得出初始拉伸损伤模量Etl，继续拉伸并实时采集作用在待测试件上的应力值01和应变值et，直至t秒后的拉伸损伤模量Et与Etl的比值Iitl达到O. 3，停止拉伸；(3)对步骤(2)拉伸后的待测试件两端同时施加O. IMPa的相向的恒定压力，待测试件自愈合，自愈温度与拉伸温度相同，保持自愈时间为4小时后停止施加压力；(4)对步骤(3 )自愈后的待测试件再次进行等应变率双向拉伸，重复步骤(2 )的拉伸，至t’秒后的拉伸损伤模量Et’与Etl’的比值nt与Iitl相等，停止拉伸；(5)计算出自愈前拉伸损伤模量速率Ktl与自愈后拉伸损伤模量速率K1，其它的操作与实施例I相同，得出自愈温度为35°C、自愈时间为4小时条件下的待测试件的自愈系数 HCn(T，h)。实施例3以直径为30mm、高度为50mm的圆柱体为浙青砂浆待测试件为例，其自愈性评价方法包括以下步骤(I)将待测试件在恒温箱中50°C预热3小时；待测试件与实施例I中的相同。(2)设定拉伸温度为50°C，对待测试件进行等应变率双向拉伸，拉伸速度为2mm /min，采集初始时刻的应力值Otl与应变值％，得出初始拉伸损伤模量Etl，继续拉伸并实时采集作用在待测试件上的应力值01和应变值et，直至t秒后的拉伸损伤模量Et与Etl的比值nQ达到O. 6,停止拉伸；(3)对步骤(2)拉伸后的待测试件两端同时施加O. IMPa的相向的恒定压力，待测试件自愈合，自愈温度与拉伸温度相同，保持自愈时间为2小时后停止施加压力；(4)对步骤(3 )自愈后的待测试件再次进行等应变率双向拉伸，重复步骤(2 )的拉伸，至t’秒后的拉伸损伤模量Et’与Etl’的比值nt与Iitl相等，停止拉伸；(5)计算出自愈前拉伸损伤模量速率Ktl与自愈后拉伸损伤模量速率K1，其它的操作与实施例I相同，得出自愈温度为50°C、自愈时间为2小时条件下的待测试件的自愈系数HCn(T，h)。上述实施例I 3中的等应变力单向拉伸可借助于普通的拉压机架来实现，将试件固定在拉压机架上，通过控制拉压机架作用在试件上的拉力或压力大小以及拉伸速度并实时检测拉伸强度，进而计算出试件的自愈性。本发明提供的评价方法可以用于不同配比的浙青砂浆试件，同时根据具体需要可以采用不同的自愈时间、自愈温度、自愈压力和自愈前浙青损伤程度，来研究各因素对浙青材料自愈作用的影响。
权利要求
1.一种评价浙青砂浆损伤自愈合能力的方法，其特征在于包括以下步骤 (1)对待测试件在35 50°C预热3 6小时； (2)设定拉伸温度为35 50°C，对待测试件进行等应变率双向拉伸，拉伸速度为2mm/min，采集初始时刻的应力值与应变值，得出初始拉伸损伤模量Etl，继续拉伸并实时采集作用在待测试件上的应力值和应变值，直至拉伸损伤模量Et与Etl的比值Iitl达到O. 3 O. 6，停止拉伸； (3)对步骤(2)拉伸后的待测试件两端上施加O.IMPa的相向的恒定压力，待测试件进行自愈合，自愈温度与拉伸温度相同，保持自愈时间为2 4小时后停止施加压力； (4)对步骤(3)自愈后的待测试件再次进行等应变率双向拉伸，重复步骤(2)的拉伸，至拉伸损伤模量Et'与Eci'的比值nt与Iici相等,停止拉伸； (5)计算出自愈前拉伸损伤模量速率Ktl与自愈后拉伸损伤模量速率K1，得出自愈温度为TC、自愈时间为h小时条件下的待测试件的自愈系数HCn(T，h)，其计算方法如下
2.根据权利要求I所述的评价浙青砂浆损伤自愈合能力的方法，其特征在于在步骤(2)中设定拉伸温度为40°C，对待测试件进行等应变率双向拉伸，拉伸速度为2mm/min，采集初始时刻的应力与应变值，得出初始拉伸损伤模量Etl，继续拉伸并实时采集作用在待测试件上的应力和应变值，直至拉伸损伤模量Et与Etl的比值Iitl达到O. 4，停止拉伸；在步骤(3)中对步骤(2)拉伸后的待测试件两端上施加O.IMPa的相向的恒定压力，待测试件进行自愈合，自愈温度与拉伸温度相同，保持自愈时间为3小时后停止施加压力。
3.根据权利要求I所述的评价浙青砂衆损伤自愈合能力的方法，其特征在于所述步骤(2)和步骤(4)中采集作用在待测试件上的应力值和应变值是每秒等间距的3个时间点所对应的应力值和应变值。
全文摘要
本发明涉及一种评价沥青砂浆损伤自愈合能力的方法，其是通过在恒温下对沥青砂浆试件进行等应变率双向拉伸，并实时监测拉伸与自愈过程中的应力与位移数据，通过计算机分析得出沥青砂浆试件的自愈系数，本发明可以定量地评价沥青砂浆的自愈能力，还可以测试出不同的自愈时间、自愈温度、自愈压力和自愈前沥青损伤程度等因素对沥青材料自愈作用的影响，能够适用于不同配比的沥青砂浆材料，而且该方法简便可行，易于操作，为进一步指导可持续沥青路面的材料优选和优化设计奠定了基础。
文档编号G01N3/08GK102879272SQ20121037181
公开日2013年1月16日 申请日期2012年9月29日 优先权日2012年9月29日
发明者裴建中, 赵晓康, 张久鹏, 李彦伟, 石鑫, 包得祥 申请人:长安大学