[发明专利]一种含砂雾封层材料形状记忆性能评价方法

说明书

本发明提供一种含砂雾封层材料形状记忆性能的评价方法，属于沥青路面材料技术领域，解决目前形状记忆性能评价方法难以测定含砂雾封层这种浆体材料的形状固定率、回复率指标、缺乏评价含砂雾封层材料形状记忆性能方法的问题。本发明首先优选相转变温度与路表最高温度场相匹配的形状记忆短纤维和热塑性颗粒，经过预形变赋予短纤维形状记忆功能；然后，制备不同形状记忆纤维掺量的含砂雾封层材料试件并进行养护；其次，进行三轴动态蠕变试验，得到不同循环次数的形变量，定义形状记忆指数作为评价指标；最后，通过比较形状记忆指数，确定形状记忆短纤维的最佳掺量。完善含砂雾封层材料配合比设计，满足沥青路面对含砂雾封层材料的自愈合性能要求。

技术领域

本发明是一种含砂雾封层材料形状记忆性能的评价方法，属于沥青路面材料技术领域。

背景技术

近年来，随着科学技术的不断发展和人类社会的不断进步，人们对于材料的要求越来越高，各种新型材料应运而生，形状记忆材料就是其中的一种，作为新型材料的典型代表，形状记忆材料具有广泛的应用前景。随着研究工作的不断深入，形状记忆聚合物凭借自身优异的形状记忆效应，已经在日常生活、医学技术、航空航天和土木工程等诸多领域得到了广泛应用，如包装、热收缩软管、自调整器具及泡沫、微系统，生物医学装置、空间可展开结构等。除此之外，形状记忆聚合物还可以满足未来卫星的某些机械装置如天线、太阳能阵列、散热器等所需的质量轻，可靠性高等要求。在道路建设领域，形状记忆材料还没有被用作改性剂加入到沥青混合料或雾封层等预防性养护材料中，以赋予材料形状记忆性能，从而起到自动闭合微裂缝的自愈合效果，减少沥青路面早期病害的作用。

由于形状记忆聚合物本身具有复杂的微观结构特性以及粘弹力学行为，形状记忆性能优劣又受到诸多因素的影响，很难对聚合物的形状记忆性能进行准确的量化评价，这就导致难以找到有效的方法来提高某种材料的形状记忆性能。另外，在沥青路面预防性养护领域，缺少一种直接有效的评价含砂雾封层材料形状记忆性能的方法，从而难以研发和准确评价含砂雾封层形状记忆性能，提高含砂雾封层自愈合功能和耐久性。

近年来，国内外诸多研究者对形状记忆材料进行了研究，早期的研究主要集中于形状记忆聚氨酯，国内有学者通过研究不同浇注温度对形状记忆聚氨酯薄膜性能的影响，发现高的浇注温度可以得到高透湿性和高洁净度的适于用于纺织材料的薄膜。国外有学者研制了一种可以在人体内实现自驱动的新型形状记忆聚氨酯材料，这种材料同时具有湿度驱动和热驱动两种性能，能够更好的适应人体复杂的环境，使形状记忆聚合物在生物医学方面的应用更加智能化。还有人通过在形状记忆环氧聚合物固化过程中对其进行退火处理，使其兼具化学交联结构和物理交联结构。然后通过对这种形状记忆环氧树脂进行形状记忆循环试验，使其应变达到75％，形状固定率和形状回复率分别达到98％和96％。

目前，研究人员对这些材料的形状记忆性能通常用形状固定率、形状回复率、形状恢复速率等指标进行表征。形状固定率指在预变形过程中，材料受热变软并在外力作用下发生形变，冷却至室温形状固定除去外力后，其自发保持的形变量与受热时外力作用下的形变量之比。研究者采用U型模具对形状记忆聚合物试样进行赋形，待试样冷却后从U型模具中取出，以试样的形状固定率来表征材料的形状记忆性能。形状回复率指的是形状记忆聚合物受热后平衡回复的形变与材料原固定的形变之比。研究者将赋形后的形状记忆聚合物试样重新放入模具中加热，移去模具后用摄像机记录，当试样回复至某一形态且在指定时间内保持不动时，测量其回复角度，将其与原固定角度的比值表征材料的形状记忆性能。形状回复速率是形状记忆聚合物的形状回复率在10％～90％的温度范围内，单位时间热致形状记忆聚合物完成变形回复的百分比，通常也被用来评价材料的形状记忆性能。