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申请/专利权人:大连理工大学
摘要:本发明属于材料物性表征技术领域,涉及基于单面毛细吸水的沥青混合料水分扩散系数测定方法。具体步骤包括:制备沥青混合料试件,对试件进行单面毛细吸水试验,通过测量吸水不同时间的试件和干燥试件的质量差,得到不同高度的沥青混合料试件吸收水分的体积;对两相邻高度的试件吸收水分体积作差,得到试件不同位置x处的体积含水率θx以及毛细吸水率S;通过体积含水率θx和毛细吸水率S得到不同体积含水率下的水分扩散系数,进而利用二次多项式拟合得到水分扩散系数和体积含水率的函数。
主权项:1.基于单面毛细吸水的沥青混合料水分扩散系数测定方法,其特征在于,步骤如下:步骤1.制备沥青混合料试件;将混合料通过旋转压实仪压实成型后,利用切割机切割成底面形状和面积相同、高度不同的多个沥青混合料试件,相邻试件的高差相同;将每个试件的侧壁涂上防水材料;步骤2.对步骤1制备的试件进行单面毛细吸水试验;具体为:2.1采用高精天平测定并记录试验前不同高度试件各自的初始质量M0;2.2将试件放入控温水浴箱中,对水浴箱设置不同的温度,以测定不同温度下的水分扩散系数;将试件底部与水面接触,以使水分在试件中自下而上单面扩散;2.3每间隔固定时间将试件拿出,擦掉试件吸水面上的多余水分,然后放入高精天平中测量不同高度试件各自的实时重量Mt,计算不同吸水时间t下不同高度的沥青混合料试件吸收水分的体积: 上式中,Mt为t时刻试件吸收水分后重量;M0为试件干燥时重量;ρ为水的密度;步骤3.确定试件不同位置x处的体积含水率θx;具体为:3.1将步骤1和步骤2得到的不同吸水时间t下不同高度的试件吸收水分体积进行处理,得到两相邻高度试件吸收水分体积之差为:ΔV=V高-V低上式中,V高为较高试件t时刻吸收水分体积;V低为较低试件t时刻吸收水分体积;3.2试件不同位置处的体积含水率计算如下: 上式中,θx为距离吸水面x处的体积含水率%;ΔV为两相邻高度处试件吸收水分体积之差m3;V0为两相邻高度试件的体积之差m3;步骤4.利用不同位置处的体积含水率拟合得到水分扩散系数;具体为:4.1将处理得到的不同时间下不同位置处的体积含水率作为y轴,玻尔兹曼变量φ=xt12为x轴,绘制θ与φ的主曲线;根据这条主曲线,利用下式可以计算得到不同体积含水率下的水分扩散系数Dθ; 上式中,dθdφθx为曲线在θx处的斜率;为在这条曲线下θ=θd到θ=θx范围内曲线包围的面积,即与吸水面距离x处的毛细吸水速率S,毛细吸水速率反映了多孔材料的水分传导和毛细吸力特性;4.2试件单位面积累计吸收量i,毛细吸水速率S和毛细扩散时间t满足以下关系: 上式中,i为单位面积累计吸收水分体积m;ΔVt为体积随时间的增加量m3;A为试件与水面接触面积m2;S为毛细吸水速率ms12;t为毛细扩散时间s;4.3为计算不同位置处曲线的斜率,对φ-θ函数进行求导,将不同位置处的体积含水率带入导数中,进而可以求出dθdφθx4.4进而利用二次多项式对数据进行拟合,以此求解得到水分扩散系数和体积含水率的函数。
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