一种改性乳化沥青形状记忆性能的表征方法

文档序号:34541744发布日期:2023-06-27 17:16阅读:27来源:国知局

本发明是一种改性乳化沥青形状记忆性能的表征方法,属于沥青路面材料。


背景技术:

1、随着我国高等级公路网的不断完善和需要养护的里程逐渐增多,高速公路养护技术的发展逐渐成为重点。沥青路面再生技术是高速公路养护的重要措施之一,主要分为热再生与冷再生。相对热再生而言,冷再生技术适用于大部分路面破坏类型,且可以对包括面层和基层在内的全厚度病害进行修复,沥青路面回收料(rap)回收利用率高,可以按需使用以降低生产与摊铺之间的依赖关系,同时碳排放较低,对环境影响较小。因此,沥青路面冷再生技术日益受到关注。

2、冷再生沥青混合料的主要原材料有rap、新集料、水泥、乳化沥青等,其中乳化沥青的技术性质直接影响冷再生沥青混合料的使用性能。由于冷再生混合料的技术指标相对热拌沥青混合料较差,为了提升冷再生路面的使用性能,工程实践中常对乳化沥青进行改性,主要目的是提升其高温性能、低温性能、疲劳性能等。如聚合物改性乳化沥青可提升沥青混合料的抗剪强度,聚合物胶乳改性乳化沥青可提升沥青混合料的低温性能与疲劳性能。

3、基于传统材料对乳化沥青的改性技术,近年来越来越多的高分子聚合物被用于改性乳化沥青,例如环氧类材料。由于环氧树脂是热固性材料,沥青是热塑性材料,可以利用两者相反的热性能来相互降低沥青的热塑性和环氧的热固性。从环氧树脂的化学结构来看,苯环的存在赋予了环氧树脂的耐热性,长链结构赋予了环氧树脂良好的柔韧性,模量较大,玻璃化温度较低。当温度达到一定时,环氧树脂固化物可表现为临时形状并在低温下保持,当又升高到一定温度时,固化物将从临时形状恢复原来形状,形成良好的形状记忆效应。

4、热致形状记忆聚合物改性沥青可以减少沥青路面高温车辙、低温开裂等病害。同时,改性沥青属于典型的黏弹性材料,其材料性质赋予了其自身具有蠕变和变形恢复的性能。因此,采用热致形状记忆聚合物对乳化沥青进行改性,其破乳后沥青成分亦具有良好的形状记忆性能,对冷再生沥青混合料的路用性能的提升具有深远意义。

5、常见聚合物的形状记忆性能表征方法为制备哑铃型固化物,施加外力使其发生形变,经过一定时间的形状恢复过程后计算其形状固定率和形状恢复率。对于沥青的形状记忆性能表征可采用延度试验机进行拉伸恢复试验计算其形状固定率和形状恢复率。聚合物改性乳化沥青为了改善低温韧性,其具有良好的形状记忆性能,上述方法虽然可以表征形状记忆性能,但数据结构较为单一,存在一定偶然性。因此,本发明采用动态剪切流变试验和多重应力蠕变恢复试验方法对改性乳化沥青蒸发残留物的形状记忆性能进行表征,从而更便捷、准确地评价改性乳化沥青形状记忆性能,完善沥青性能的评价方法。


技术实现思路

1、(1)技术问题

2、本发明目的是提供一种改性乳化沥青形状记忆性能的表征方法,通过动态剪切流变试验和多重应力蠕变恢复试验方法对改性乳化沥青蒸发残留物的形状记忆性能进行表征,解决目前缺乏更便捷、更准确表征改性乳化沥青形状记忆性能试验方法,难以更全面地评价改性乳化沥青形状记忆性能的问题,从而为用于冷再生混合料的改性乳化沥青性能分析提供新思路。

3、(2)技术方案

4、由于目前对乳化沥青改性材料使用的不断多样化,改性乳化沥青产生了更多的优异性能,改性乳化沥青的适用范围大大提升。形状记忆材料作为一种新型智能材料已经受到学者们的广泛关注,利用具有形状记忆性能的材料对乳化沥青进行改性,赋予乳化沥青更好的感温性能和化学稳定性。本发明通过动态剪切流变试验和多重应力蠕变恢复试验对新型改性乳化沥青的形状记忆性能进行表征,验证其形状记忆性能,使得冷再生混合料在实际使用过程中具有良好的路用性能。

5、本发明技术方案如下:首先,采用形状记忆性能材料对乳化沥青进行改性,并制备其对应的蒸发残留物,使用动态剪切流变仪相关试验获取试验数据,对结果进行整理与分析以表征形状记忆性能;然后,进行动态剪切流变试验,获得储能模量和损耗模量;其次,通过多重应力蠕变恢复试验得到不同应力水平的不可恢复蠕变柔量和蠕变恢复率;最后,将试验数据进行整理与分析,利用其对应的相关关系来表征形状固定性能和形状恢复性能,以完整评价改性乳化沥青形状记忆性能。

6、(3)有益效果

7、随着我国基础设施建设速度日益加快,道路养护需求亦日益增多。由于沥青混合料的黏弹塑性特点、重复交通荷载和环境温度变化的综合影响,改性乳化沥青冷再生混合料变形恢复和自愈能力有限,冷再生沥青混合料中塑性变形的累积和收缩变形的产生难以避免。因此,研究人员通过对乳化沥青进行改性使得乳化沥青具有一定的形状记忆性能,以延缓冷再生路面车辙的形成,同时促进了冷再生沥青混合料的本征型自愈合行为,提升冷再生沥青路面的寿命周期。

8、根据本发明提供的技术方案,先制备具有形状记忆性能的改性乳化沥青蒸发残留物,再通过动态剪切流变试验、多重应力蠕变恢复试验对改性乳化沥青蒸发残留物进行测试,得到关于沥青形状固定、形状恢复的数据,并对数据进行分析以表征乳化沥青的形状记忆性能,为具有形状记忆性能的材料用于沥青或乳化沥青的改性提供了技术性能的评价方法,为新型改性乳化沥青用于冷再生沥青路面拓宽了研究基础。



技术特征:

1.一种改性乳化沥青形状记忆性能的综合评价方法,其特征在于该方法的具体实施步骤如下:


技术总结
本发明提供一种改性乳化沥青形状记忆性能的表征方法,属于沥青路面材料技术领域,通过动态剪切流变试验和多重应力蠕变恢复试验对改性乳化沥青的形状记忆性能进行表征,验证其形状记忆性能,解决目前缺乏更便捷、更准确表征改性乳化沥青形状记忆性能试验方法,难以更全面地评价改性乳化沥青形状记忆性能的问题。本发明首先采用具有形状记忆性能的改性乳化沥青蒸发残留物,通过动态剪切流变试验、多重应力蠕变恢复试验对改性乳化沥青蒸发残留物进行测试,得到描述沥青形状固定、形状恢复的相关参数,将不同试验的数据进行相关性分析,利用其相关关系来完整评价改性乳化沥青的形状记忆性能,为完善改性乳化沥青的低温性能评价指标提供新思路。

技术研发人员:许涛,李志斌,夏文静
受保护的技术使用者:南京林业大学
技术研发日:
技术公布日:2024/1/13
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