一種纖維與瀝青粘附性能測試裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種材料試驗裝置及方法，尤其是一種含纖維材料的瀝青膠漿中纖維粘附性能試驗裝置及方法，具體地說是一種纖維與瀝青材料粘附性能測試裝置及方法。
【背景技術】
[0002]纖維瀝青混合料被廣泛應用在國內外工程中。該混合料利用纖維材料對瀝青的加筋、增韌作用，以強化瀝青混合料的高溫穩定性能及抗疲勞性能。其抗高溫變形及疲勞開裂性能的發揮與纖維本身的性能以及瀝青的粘附性能強度密切相關。為了能夠研究出性能更好的纖維瀝青混合料，對纖維粘附性能的測試顯得尤為重要。然而，現有的瀝青混合料纖維品種繁多，不同纖維與瀝青粘結性能差異較大，尚未有相應指標用于評價纖維與瀝青粘附性能。
[0003]目前，針對瀝青混合料粗集料與瀝青的粘附性能測試方法為《JTGE20-2011公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》(下面簡稱“規程JTGE20-2011”)中的水浸法(T0616—1993)，然而，纖維屬于一種外摻劑，不屬于粗集料范疇。此外，該水浸法是在集料水煮后，通過觀察集料表面的瀝青膜裹覆情況估計瀝青膜的剝落程度，因而只能用于定性分析，不能定量分析(宋艷茹和張玉貞，“瀝青粘附性能評價方法綜述”，《石油瀝青》2005，第19卷第3期)。所以該方法不適用于纖維與瀝青粘附性能的測試。此外，現有規程JTGE20-2011對纖維的性能指標只有吸油率等指標，并不能滿足于纖維性能標準的要求。
【發明內容】
[0004]針對目前因缺少相關試驗裝置及方法來表征纖維與瀝青材料粘附性能的技術問題，本發明設計了一種纖維與瀝青材料粘附性能測試裝置及方法。這對提高纖維工藝及高性能路面研究水平具有十分重要的意義。
[0005]為實現上述目的，本發明的技術方案如下:
[0006]本發明提供了一種纖維與瀝青材料粘附性能測試裝置，其特征在于:所述測試裝置包括瀝青灌入槽、試模底板、夾塊、纖維嵌縫和螺栓，所述瀝青灌入槽是帶有底板、且具有一面開口邊壁的軸對稱多邊形缺口容器構件，并且與位于開口邊壁端的夾塊組成閉合槽，被可拆卸地放置在試模底板上，該開口邊壁位于容器構件軸中線的垂直面，所述瀝青灌入槽在其開口邊壁端的寬度變窄，以防止瀝青在受拉過程中出現整塊被拖出的現象。纖維嵌縫為瀝青灌入槽和夾塊與測試裝置軸中線交匯處的凹槽，并且沿著此軸中線貫穿于整個裝置，在其始末兩側分別設有螺栓。
[0007]夾塊在本測試裝置中主要用于保證與其接觸的纖維端無瀝青粘黏，并避免瀝青在灌注時從瀝青輸入槽開口處淌出。可選地，夾塊可以是金屬夾塊。在其側面可見處還分別沿著纖維嵌縫的深度方向刻有刻度(單位:_)，用于確定纖維束處于瀝青試件的埋入深度。
[0008]可選地，所述瀝青灌入槽的個數可以是一個或者多個。當瀝青灌入槽的個數為偶數時，瀝青灌入槽兩兩對稱分布在夾塊兩側。這種對稱布置的結構可以便于在后面的測試步驟中，通過測試試件的對折來減少纖維束埋入瀝青長度的不同以及纖維束的不均勻給試驗結果帶來的影響。
[0009]可選地，纖維嵌縫的凹入深度為瀝青灌入槽高度的一半，該纖維嵌縫寬度最好為
2-3mm0
[0010]本發明還提供了一種纖維與瀝青材料粘附性能測試方法，其特征在于:主要包括試件的制備、裝夾養護和拉伸試驗，其中，
[0011]I)試件的制備步驟包括:a)將需測試的纖維裹成圓截面纖維束，并將該纖維束烘干至恒重并稱取其質量叫。該纖維束的圓截面直徑尺寸最好為3mm±0.2mm，以保證本發明方法可適用于各種纖維(不同截面形狀、不同抗拉強度的纖維)粘附性能的測試，且其測試結果之間具有可比較性山)將纖維束拉直并埋入標準瀝青，此時，可以使用上述的纖維與瀝青材料粘附性能測試裝置，制成纖維與瀝青粘附性能測試試件，其中，該纖維束位于測試試件中心軸；c)將該測試試件邊緣處非拉伸端的纖維剪掉，稱取所剪纖維的質量m2。所述的纖維束縱向與瀝青接觸長度不少于20_，以確保下面拉伸試驗結果的穩定性。
[0012]2)裝夾養護步驟包括將測試試件放入瀝青軟化點溫度環境中養護至無氣泡狀態，并在此溫度環境下將其拉伸端的纖維固定在拉伸部件(如:拉桿、拉鉤、牽引結構等)上，其瀝青部分固定在纖維束下端，確保纖維束處于豎直狀態，并保持纖維束與瀝青無相對位移。此步驟以及下面拉伸試驗(步驟3))中所設定的溫度環境，是為了減少測試過程中因瀝青本身粘滯性所帶來的干擾，
[0013]3)拉伸試驗步驟包括:在瀝青軟化點的溫度環境中，將拉伸部件保持勻速豎直拉伸，待纖維束全部從瀝青部分拉出后停止試驗。去除纖維束末端未包裹纖維的瀝青，并在纖維束冷卻后稱量其質量m3。在此步驟中，拉伸的速度最好保持在l-2cm/min，以充分保證瀝青自身在受拉過程中發生應力松弛現象，從而減少瀝青彈性恢復現象對測試結果的干擾。
[0014]4)將1?+!?-!?= mn算出纖維束所粘附上的瀝青質量。該試驗可以做3組平行試樣，最終的結果取平均值獲得各種纖維的粘附性能。
[0015]本發明所達到了如下的有益效果:
[0016]1.本發明提供了一種纖維與瀝青材料粘附性能測試方法，該方法通過計算在纖維束在瀝青軟化點溫度下拉伸出瀝青前后的質量變化，能夠量化地測試纖維本身與瀝青的粘附性能，使得該測試結果更為客觀。
[0017]2.在使用該方法進行測試的過程中，各種具有不同截面形狀、不同抗拉強度的纖維被裹成具有相似圓截面直徑的纖維束，使得其測試結果之間具有可比較性。此外，標準瀝青及其軟化點溫度的確定，以及拉伸速度的設定，均可以將瀝青粘滯性、瀝青應力松弛現象對測試結果的影響降到最小，能夠更真實的測試纖維本身與瀝青的粘附性能，使得測試結果更為準確。
[0018]3.本發明還提供了一種纖維與瀝青材料粘附性能測試裝置，該裝置雖然只是眾多制備該測試試件的方案之一，但是該裝置結構簡單，便于制作與操作。
[0019]總而言之，本發明為測定纖維與瀝青材料的粘附性能，研究纖維長度、埋入深度、瀝青品種，以及試驗溫度對纖維與瀝青粘附性能影響的變化規律提供了必要的試驗方法和裝置，具有操作簡便、科學、測試結果準確的優點。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發明中制備纖維與瀝青材料粘附性能測試試件的裝置結構示意圖(實施例I) O
[0021]圖2是本發明中制備纖維與瀝青材料粘附性能測試試件的裝置結構橫向示意圖(實施例1)。
[0022]圖3為本發明中制備纖維與瀝青材料粘附性能測試試件的裝置測試方法操作示意圖。
[0023]圖4為本發明中制備纖維與瀝青材料粘附性能測試試件的裝置中(金屬)夾塊的正面圖。
[0024]圖5是本發明中制備纖維與瀝青材料粘附性能測試試件的裝置結構示意圖(實施例2) ο
[0025]圖6是本發明中制備纖維與瀝青材料粘附性能測試試件的裝置結構橫向示意圖(實施例2) ο
[0026]圖中，附圖標記名稱如下:1.瀝青灌入槽；2.試模底板；3.金屬夾塊；4.纖維嵌縫；5.螺栓；6.纖維束；7.拉桿；8.對折后的測試試件；9.刻度(mm) ;10.瀝青部分。
【具體實施方式】
[0027]為了闡明本發明的技術方案及技術目的，下面結合附圖及【具體實施方式】對本發明做進一步的介紹。
[0028]實施例1
[0029]本實施例1中采用的纖維瀝青粘附性能測試裝置包括瀝青灌入槽1、試模底板2、金屬夾塊3、纖維嵌縫4和螺栓5 (見圖1)，兩個長度為6cm的瀝青灌入槽I是帶有底板、且具有一面開口邊壁的軸對稱八邊形缺口容器構件，并且與位于開口邊壁端的金屬夾塊3組成閉合槽，該開口邊壁位于容器構件軸中線的垂直面，該瀝青灌入槽I在其開口邊壁端的寬度變窄，兩個瀝青灌入槽I可拆卸地放置在試模底板2上，且左右對稱分布在金屬夾塊3兩側，此三者總長度為19cm左右。纖維嵌縫4為此三者與測試裝置軸中線交匯處的凹槽，其深度為瀝青灌入槽I高度的一半(見圖4)，其寬度為3_。纖維嵌縫4沿著瀝青灌入槽I和金屬夾塊3的軸中線貫穿于整個裝置，在其始末兩側分別設有螺栓5(見圖1和2)。在金屬夾塊3兩個側面可見處還分別沿著纖維嵌縫4的深度方向刻有刻度(單位:_，見圖4)。
[0030]實施例1中，纖維與瀝青粘附性能時的測試方法具體包括以下步驟:
[0031]第一步:將所需測試的纖維裹成圓截面直徑尺寸為3mm的纖維束6，纖維長度為21 cm，在100 °C烘箱中烘至恒溫并稱取其質量Hi1 ；
[0032]第二步:使用上述纖維瀝青粘附性能測試裝置制備出適用于本發明方法的纖維與瀝青材料粘附性能測試試件:先將瀝青灌入槽I邊壁內側和底部抹上滑石粉，以便于試驗前后制備裝置的清洗工作，減少制備裝置的不干凈對測試過程帶來的影響；再將第一步中得到的纖維束6拉直并水平放入纖維嵌縫4中，在兩端各多出Icm纖維段，以便于纖維束6在試模制備裝置上的固定；再將預留出的纖維段纏繞在制備裝置兩端的螺栓5上并擰緊，控制纖維束6的水平高度為瀝青灌入槽I高度的一半；再將