[发明专利]一种基于动态剪切流变试验的集料-胶浆弱边界层性能测试方法

说明书

一种基于动态剪切流变试验的集料‑胶浆弱边界层性能测试方法，本发明涉及一种路面材料性能测试方法。解决现有沥青混合料多尺度力学特性研究中缺少对集料‑胶浆界面弱边界层性能表征的问题。方法：首先将粘有岩石基板的上基板及粘有岩石基板的下基板安装在动态剪切流变仪内，然后将试验环境仓温度升温，再将胶浆试件置于流变仪下基板的岩石基板上，将胶浆试件厚度压缩至L₁，试验测试胶浆试件的动态剪切复数模量G₁，测试其他待测胶浆厚度L_i的动态剪切复数模量G_i，通过L₁～L_i、G₁～G_i计算各L/G比值，绘制L/G‑L曲线图，并按照公式进行非线性拟合，然后得到岩石集料‑胶浆弱边界层性能表征参数α、A。

技术领域

本发明涉及一种路面材料性能测试方法。

背景技术

沥青路面凭借其优良的路用性能与耐久性广泛应用于高速公路建设中，作为路面材料的沥青混合料是一种典型非均匀各向异性的多相颗粒复合材料，其整体宏观物理力学特性取决于各组成材料细微观力学行为以及各组成间交互作用，具有显著的多尺度特性。沥青混合料多尺度力学特性研究对于路面材料性能预测、组成设计以及高性能材料研发都具有重要推动作用，因而其受到国内外学者的广泛关注。而其中对于沥青混合料中集料与沥青胶浆粘附特性的研究成为沥青混合料多尺度力学特性研究的热点，这也是实现混合料微观-宏观力学特性研究与尺度跨越机制的关键之一。

由于集料与沥青胶浆具有完全不同的化学组成与物理力学特性，其集料-胶浆粘附界面也就成为性质相异的两相过渡区，这往往成为沥青混合料变形破坏的薄弱区。集料-胶浆界面粘附行为极为复杂，不仅受到二者表面物理化学性质的影响，而且对界面交互作用与粘附特性十分敏感，因此通常将在集料-胶浆界面处与粘附两相性质不同的区域称为弱边界层。集料-胶浆界面弱边界层结构示意图如图1所示，1为沥青胶浆，2为集料-胶浆交互作用，3为粘附界面，4为粘附缺陷，5为集料表面；从图中可以看出：由于沥青胶浆中极性分子与集料表面活性点位间分子间交互作用，沥青胶浆粘接在具有复杂表面结构的集料表面，但胶浆与集料表面并非紧密完美粘结，而存在机理复杂形式各异的粘附缺陷。这些粘附缺陷主要来自于集料表面难以避免的微裂纹、微气孔以及粘附过程中存在的残余应力等，其导致了集料-胶浆的弱边界层的出现。然而，胶浆酸性沥青酸酐与集料表面碱性矿物间的交互作用为集料-胶浆界面提供了粘附强度，并且分子间的交互作用随着与集料表面距离的增大而衰减，进而使得粘附界面产生了一定厚度的弱边界层。集料-胶浆粘附弱边界层的物理力学特性是产生两相粘结强度本质原因，其对沥青混合料整体的力学特性以及环境耐久性具有重要影响，因此，提出集料-胶浆粘附弱边界层的测试方法，对于沥青混合料的多尺度力学特性分析预测以及性能优异的材料研发设计都具有重要意义。

综上所述，本发明要解决现有沥青混合料多尺度力学特性研究中缺少对集料-胶浆界面弱边界层性能测试的问题。

发明内容

本发明要解决现有沥青混合料多尺度力学特性研究中缺少对集料-胶浆界面弱边界层性能测试的问题，而提供一种基于动态剪切流变试验的集料-胶浆弱边界层性能测试方法。

一种基于动态剪切流变试验的集料-胶浆弱边界层性能测试方法是按以下步骤进行：

一、将矿粉置于温度为100℃～110℃的烘箱中烘干，然后将烘干后的矿粉与沥青分别置于温度为155℃～165℃的烘箱中，加热4h～6h，得到加热矿粉和加热沥青；

二、将加热沥青置于温度为155℃～165℃的恒温容器中，在搅拌速度为350r/min～450r/min的条件下，将加热矿粉逐份加入到加热沥青中，搅拌均匀，得到沥青胶浆；

所述的加热矿粉与加热沥青的质量比为(0.8～1.2):1；

三、将沥青胶浆制成圆饼状，然后干燥冷却，得到胶浆试件；