一种钢纤维在沥青混凝土中分散性的评价方法与流程

本发明属于土木工程领域，具体涉及一种评价钢纤维在沥青混合料中分散性的方法。
背景技术：
：钢纤维增强沥青混凝土是一种新型的路面材料，它较传统沥青混凝土具有高强度、抗裂、抗冻等优异的物理力学性能。同时，由于钢纤维的导电性，钢纤维沥青混凝土还被用来铺筑具有电热效应的融冰雪路面。众所周知，钢纤维在沥青混凝土中并不是呈现均匀分散的，钢纤维的非均匀分散常常会导致钢纤维沥青混凝土的性能劣化，使得所加入钢纤维不能到达物尽其用。因此，定量的评价钢纤维在混凝土中的分散性是非常重要的。现有的评价钢纤维在沥青混合料中分散性的方法是通过对试件进行ct断层扫描来探知其内部钢纤维的分散情况。一般来说，由于试件的密度较大，普通ct机的功率不足以穿透沥青混合料试件，需要使用工业级ct机，因此该方法对设备的要求很高；另一方面，ct观察法的价格昂贵，难以在实际工程中广泛使用。技术实现要素：针对现有技术的缺陷或不足，本发明提供了一种钢纤维在沥青混凝土中分散性的评价方法。本发明提供的方法包括：制备含钢纤维的沥青混凝土试件；对试件进行切割；对试件的切割断面进行微波处理；采集微波处理后的切割断面的温度场数据，所得温度场数据构成温度数据集合t；t(n,m)为切割断面上坐标点(n,m)的温度值；采用式(1)对钢纤维在沥青混凝土中分散性进行评价：式(1)中：θ＝0.55ε+0.25μ+0.2ntd；t(n,m)∈t，t为集合t内所有元素的平均值，n为n的最大取值，m为m的最大取值，i为集合t内元素的总个数；tmax为集合t中的最大值；tmin为集合t中的最小值，；q∈[1,q]，q为集合t内温度峰值的总个数，dq为q温度峰值所在位置与其他温度峰值所在位置之间的距离的平均值，mm。优选的，本发明温度峰值为集合t中大于等于70％tmax-80％tmax的温度值。一些实施方案中，本发明方法中是对试件进行多次切割，得到多个切割断面，对每个切割断面进行温度场数据采集，式(1)中ε、μ和ntd均取多个切割断面的平均值。一些实施方案中，本发明所述试件为圆柱形，切割时沿试件的径向截面进行切割。优选的，本发明方法处理中微波处理时，微波发射方向垂直试件的切割断面。优选的，本发明方法微波处理前，试件的初始温度是5～40℃。本发明所提供的技术方案有助于在钢纤维沥青混合料的材料设计和生产阶段快速、有效和准确的判断钢纤维是否在沥青混合料中呈现出理想的分布均匀性。这对于提高钢纤维的利用率、保证钢纤维沥青混合料的质量以及其力学性能和耐久性能具有积极的意义。附图说明以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细说明。图1为实施例1-5中各切个断面的红外图像，图中1、2、3、4、5代表实施例编号，a代表第一次切割面，b代表第二次切割面，c代表第三次切割面。具体实施方式本文所用的所有科技术语的含义与本发明所属领域的技术人员通常理解是一样的。除非特殊情况有其他限制，对于本发明而言，本申请文件中所使用的一些术语的含义如下：钢纤维沥青混凝土为添加有钢纤维的沥青混凝土，沥青混凝土级配类型范围为密集配沥青混合料、开级配沥青混合料和闭级配沥青混合料，其中，集料类型可以是石灰岩、玄武岩、辉绿岩和花岗岩等岩性的集料；沥青指市场上的任一种沥青；钢纤维指满足《混凝土用钢纤维》(yb/t151-1999)要求的钢纤维。本发明试件的制备方法为建筑或交通领域的浇筑方法，主要包括：配料、混合、注模、成形等。试件形状可满足后续测量要求即可，例如可以选择方柱形或圆柱形。试件切割位置为在试件上随机选择的位置以确保测量结果的客观性和代表性。本发明温度场数据的采集采用相应的分析软件采集并分析，例如红外热像仪的配套分析软件。所得温度场数据构成温度数据集合t＝{t(n,m)∣n≤n,m≤m}，集合内的元素为切割断面上相应坐标位置(n,m)的温度值，该坐标位置可根据结果需要等间距设置坐标位置，这种情况时，二维坐标取值均为自然数。当然也可以由采用软件进行自动设置，其中坐标值的最大取值即n和m由切个断面尺寸决定。本发明方法中涉及的温度峰值可根据总体数据情况选取，使得所选取的温度峰值的个数满足结果需求，一般选取温度值在70％tmax-80％tmax的温度作为温度峰值。下面通过具体的实施例来进一步说明本发明。以下是发明人给出的实施例，本领域技术人员应理解，这些实施例仅用于本领域技术人员充分的理解本发明，而不是用来限制本发明的范围。实施例1-5：(1)制作试件实施例1-5的不同之处是材料配比不同，详细的材料组成如表1所示。表1待测混合料的材料配比采用表1所示的配合比，按照《jtge20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程》之要求，成型钢纤维沥青混合料的马歇尔试件。试件为高度63.5±1.3mm，直径101.6±0.2mm的圆柱体试件。(2)将圆柱形马歇尔试件沿直径方向切开，切割断面为圆形，每个试件切割3次。试件的切割位置随机选择。该实施例中每个试件的第一次切割断面位置为距离试件顶部1.5cm，切割断面以上的部分丢弃，再切割第二次，切割断面位置为距离试件顶部3.5cm；同样地，第三次切割断面位置为距离试件顶部5.5cm。(3)将切割后的试件置入微波炉中进行加热，试件放置的位置是切割断面平行于微波炉内腔右侧的磁控管，使得微波尽可能垂直照射在切割断面上。实施例1-5中微波炉功率为800w，微波频率为2.45ghz，照射时间为20秒，试件的被加热前的初始温度为5-40℃。(4)采用红外热成像仪记录切割断面处的温度场数据，构成温度数据集合。实施例1-5中将温度场数据导入热像仪配套的软件中，剔除背景温度场，保留切割断面处的温度场数据。输出切割断面处的温度场数据，构成温度数据集合。实施例1-5中红外热成像仪的技术性能为：空间分辨率5mrad、热灵敏度不大于0.05℃、测温范围-10℃～+200℃以及误差±1.2℃。拍摄得到的红外图像如图1所示。(5)采用式(1)对钢纤维在沥青混凝土中分散性进行评价：式(1)中：θ＝0.55ε+0.25μ+0.2ntd；t(n,m)∈t，t为集合t内所有元素的平均值，n为n的最大取值，m为m的最大取值，i为集合t内元素的总个数；tmax为集合t中的最大值，℃；tmin为集合t中的最小值，℃；q∈[1,q]，p∈[1,q]，q≠p；其中，q为集合t内温度峰值的总个数；dq-p为q温度峰值所在位置到p温度峰值所在位置的距离，mm；dq为q温度峰值所在位置与其他温度所在峰值位置之间的距离的平均值，mm。实施例1-5中上述参数的测量计算值如表2-6所示。表2实施例1-5中ε的计算结果表3实施例1-5中μ的计算结果表4实施例1-5中相邻温度峰的平均间距ntd实施例1-5中温度峰值为温度数据集合t中大于等于75％tmax的温度值。表5实施例1-5中钢纤维分散系数θ实施例θ111.9728.51316.8545.85511.62实施例1-5中，钢纤维分散程度评定如表6所示。表6钢纤维分散程度评定编号分散性程度评定1分散良好2分散良好3分散不佳4分散均匀5分散良好当前第1页12