[发明专利]一种纤维与沥青粘附性能测试装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种材料试验装置及方法，尤其是一种含纤维材料的沥青胶浆中纤维粘附性能试验装置及方法，具体地说是一种纤维与沥青材料粘附性能测试装置及方法。

背景技术

纤维沥青混合料被广泛应用在国内外工程中。该混合料利用纤维材料对沥青的加筋、增韧作用，以强化沥青混合料的高温稳定性能及抗疲劳性能。其抗高温变形及疲劳开裂性能的发挥与纤维本身的性能以及沥青的粘附性能强度密切相关。为了能够研究出性能更好的纤维沥青混合料，对纤维粘附性能的测试显得尤为重要。然而，现有的沥青混合料纤维品种繁多，不同纤维与沥青粘结性能差异较大，尚未有相应指标用于评价纤维与沥青粘附性能。

目前，针对沥青混合料粗集料与沥青的粘附性能测试方法为《JTGE20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(下面简称“规程JTGE20-2011”)中的水浸法(T0616--1993)，然而，纤维属于一种外掺剂，不属于粗集料范畴。此外，该水浸法是在集料水煮后，通过观察集料表面的沥青膜裹覆情况估计沥青膜的剥落程度，因而只能用于定性分析，不能定量分析(宋艳茹和张玉贞，“沥青粘附性能评价方法综述”，《石油沥青》2005，第19卷第3期)。所以该方法不适用于纤维与沥青粘附性能的测试。此外，现有规程JTGE20-2011对纤维的性能指标只有吸油率等指标,并不能满足于纤维性能标准的要求。

发明内容

针对目前因缺少相关试验装置及方法来表征纤维与沥青材料粘附性能的技术问题，本发明设计了一种纤维与沥青材料粘附性能测试装置及方法。这对提高纤维工艺及高性能路面研究水平具有十分重要的意义。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种纤维与沥青材料粘附性能测试装置，其特征在于：所述测试装置包括沥青灌入槽、试模底板、夹块、纤维嵌缝和螺栓，所述沥青灌入槽是带有底板、且具有一面开口边壁的轴对称多边形缺口容器构件，并且与位于开口边壁端的夹块组成闭合槽，被可拆卸地放置在试模底板上，该开口边壁位于容器构件轴中线的垂直面，所述沥青灌入槽在其开口边壁端的宽度变窄，以防止沥青在受拉过程中出现整块被拖出的现象。纤维嵌缝为沥青灌入槽和夹块与测试装置轴中线交汇处的凹槽，并且沿着此轴中线贯穿于整个装置，在其始末两侧分别设有螺栓。

夹块在本测试装置中主要用于保证与其接触的纤维端无沥青粘黏，并避免沥青在灌注时从沥青输入槽开口处淌出。可选地，夹块可以是金属夹块。在其侧面可见处还分别沿着纤维嵌缝的深度方向刻有刻度(单位：mm)，用于确定纤维束处于沥青试件的埋入深度。

可选地，所述沥青灌入槽的个数可以是一个或者多个。当沥青灌入槽的个数为偶数时，沥青灌入槽两两对称分布在夹块两侧。这种对称布置的结构可以便于在后面的测试步骤中，通过测试试件的对折来减少纤维束埋入沥青长度的不同以及纤维束的不均匀给试验结果带来的影响。

可选地，纤维嵌缝的凹入深度为沥青灌入槽高度的一半，该纤维嵌缝宽度最好为2-3mm。

本发明还提供了一种纤维与沥青材料粘附性能测试方法，其特征在于：主要包括试件的制备、装夹养护和拉伸试验，其中，

1)试件的制备步骤包括：a)将需测试的纤维裹成圆截面纤维束，并将该纤维束烘干至恒重并称取其质量m₁。该纤维束的圆截面直径尺寸最好为3mm±0.2mm，以保证本发明方法可适用于各种纤维(不同截面形状、不同抗拉强度的纤维)粘附性能的测试，且其测试结果之间具有可比较性；b)将纤维束拉直并埋入标准沥青，此时，可以使用上述的纤维与沥青材料粘附性能测试装置，制成纤维与沥青粘附性能测试试件，其中，该纤维束位于测试试件中心轴；c)将该测试试件边缘处非拉伸端的纤维剪掉，称取所剪纤维的质量m₂。所述的纤维束纵向与沥青接触长度不少于20mm，以确保下面拉伸试验结果的稳定性。

2)装夹养护步骤包括将测试试件放入沥青软化点温度环境中养护至无气泡状态，并在此温度环境下将其拉伸端的纤维固定在拉伸部件(如：拉杆、拉钩、牵引结构等)上，其沥青部分固定在纤维束下端，确保纤维束处于竖直状态，并保持纤维束与沥青无相对位移。此步骤以及下面拉伸试验(步骤3))中所设定的温度环境，是为了减少测试过程中因沥青本身粘滞性所带来的干扰，