[发明专利]评价材料低温抗开裂性能方法及设备、试件和其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种评价刚性、半刚性材料的低温抗开裂性能的方法，以及适用于该评价方法的试件和测量设备以及该试件的制备方法。

背景技术

刚性和半刚性材料在约束条件下随着温度降低会呈现开裂的趋势，该特性在实际使用中具有一定的影像，然而，目前尚没有科学、合理的方法对材料的抗开裂性能进行评价。

目前，对于刚性和半刚性材料使用性能的评价，通常情况下，主要是考察材料的韧性，例如通过冲击断裂试验、高速拉伸试验或断裂韧性测试来表征，然而，韧性只是抗开裂性能的一个方面，另一个重要方面是降温过程中材料本体应力的积累，使得材料的韧性与温度有密切的相关关系，但是，上述测定通常是在恒温条件下进行的，因此，上述方法不能准确的表征材料在变温条件下的抗开裂性能。而在实际应用时，基本不可能处于恒温条件下，通常都是处于变温条件下的，因此，现有的评价方法，对于材料在实际使用环境下的抗开裂性能评价指导性较差。

对于沥青混凝土材料而言，目前研究中有冻断试验方法，其试件是无缺陷的棱柱形试件，在线性降温过程中考察材料的冻断温度，但由于各种原因，其断裂位置和断裂温度结果重现性较差。

而对于有机树脂类材料而言，目前尚没有其低温抗开裂性能的评价试验方法。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明目的在于提供一种评价刚性、半刚性材料的低温抗开裂性能的方法，以便进行不同材料的低温抗开裂性能的横向比较，能够用于有机树脂类材料的低温抗开裂性能的评价。

本发明目的还在于提供一种试件，以便提高该评价方法的准确度，使得上述评价方法具有较高的实用性。

本发明目的还在于提供一种该试件的制备方法，以便获得符合要求的试件，特别是适用于制备参数一致的平行试件，并且试件的制备简单、方便，成本较低。

本发明目的还在于提供一种测量设备，以利用该试件和测量方法进行测量。

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案是：

一种评价材料的低温抗开裂性能的方法，主要包括如下步骤：

（1）采用若干种待评价的材料分别制备平行试件，所述试件设有作为裂纹源的预制裂纹；

（2）在变温条件下测量各平行试件的裂纹扩展温度；

（3）根据测得的裂纹扩展温度的对比来评价各材料的低温抗开裂性能，

其中，所述材料为刚性材料或半刚性材料。

其中，所述裂纹扩展温度的测量方式为：在保持所述试件的预制裂纹两侧的尺寸不变的条件下，持续降温直至试件断裂，将刚性材料制成的试件发生低温断裂时或半刚性材料制成的试件发生低温应力屈服时的温度作为所述裂纹扩展温度。

优选为，所述裂纹扩展温度的测量方法具体包括如下步骤：

步骤一、将位移传感器固定于试件的预制裂纹的两侧，并将位移传感器与控制系统连接；

步骤二、将试件固定于固定件，并调整力传感器至归零状态；

步骤三、根据设定的高低温箱的温控程序恒速降温，并始终保持试件的预制裂纹两侧的尺寸不变，直至试件发生断裂；

步骤四、记录步骤三中相应的试验数据；

步骤五、根据步骤四中记录的试验数据，分析、确定裂纹扩展温度。

其中，还可以结合测量试件发生裂纹扩展时的应力来评价其低温抗开裂性能。

一种试件，用于评价材料的低温抗开裂性能的测试，能够用于测量刚性、半刚性材料的裂纹扩展温度，其包括试件本体，所述试件本体设有第一面和与之相对的第二面，所述试件本体的第一面和第二面之间设有作为裂纹源的预制裂纹，该预制裂纹在试件本体受到拉应力时发生扩展。

其中，所述预制裂纹可以为狭长状，其延伸方向可以与所述力的方向呈90°的角度。

其中，所述试件本体可以为平板状，所述预制裂纹可以沿平板状试件本体的板面延伸。

优选为，所述预制裂纹贯穿平板状的所述试件本体的厚度方向。

其中，所述试件本体可以由刚性或半刚性的热固性或热塑性树脂材料制成。

一种制备上述任一种试件的方法，主要为：成型所述试件本体时，在预要设置预制裂纹的位置夹入预定厚度的薄片，以使成型后的试件本体中形成所述预制裂纹，并在试件本体成型后移除该薄片或不移除该薄片，完成所述试件的制备。

其中，所述薄片由与成型后的所述试件本体不粘连的材质制成；和/或

所述薄片的至少一个表面涂有使该薄片与成型后的所述试件本体不粘连的涂层。

所述薄片可以为薄纸片。

所述薄片的厚度不大于0.07mm。