CN101694450B - 基于粘度—温度曲线的改性沥青中聚合物剂量检测方法 - Google Patents

基于粘度—温度曲线的改性沥青中聚合物剂量检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及改性沥青聚合物剂量检测技术，公开了一种基于粘度-温度曲线的改性沥青中聚合物剂量检测方法，应用于成品改性沥青中聚合物剂量的检测。它包括步骤(1)绘制标准试样的粘度-温度曲线：首先，制备聚合物剂量在3.0％-5.0％之间的多个改性沥青标准试样，分别测量每个标准试样在120℃-180℃之间的粘度；然后，对应每个标准试样绘制标准粘度-温度曲线；步骤(2)确定待测改性沥青的聚合物剂量：首先，采集改性沥青的待测试样，测量每个待测试样在120℃-180℃之间的粘度，然后绘制待测试样粘度-温度曲线；最后，利用待测试样粘度-温度曲线和标准粘度-温度曲线进行比对，确定待测改性沥青的聚合物剂量。

Description

基于粘度—温度曲线的改性沥青中聚合物剂量检测方法
技术领域
本发明涉及改性沥青聚合物剂量检测技术，特别涉及一种基于粘度-温度曲线的改性沥青中聚合物剂量检测方法，应用于成品改性沥青中聚合物剂量的检测。
背景技术
随着道路铺设技术的快速发展，改性沥青得到了越来越广泛的应用，改性沥青能够显著改善路面状况，广泛使用于高速公路，城市快速路，主干道的抗滑表层，桥面铺装，特别是钢桥面的铺装中。改性沥青中聚合物剂量(重量百分含量)对沥青的各种工程技术指标具有非常重要的影响，因此，聚合物剂量的检测在道路和桥梁的施工过程中发挥着重要作用，特别是改性剂添加量对改性沥青的短期与长期性能有较大影响，而国内外还没有研究相应的测试方法来检验改性剂剂量。
发明内容
本发明的目的在于填补当前改性沥青聚合物剂量测试方法的空白，提供一种基于粘度-温度曲线的改性沥青中聚合物剂量检测方法，该检测方法检测快捷，可操作性强，结果准确可靠。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。
一种基于粘度-温度曲线的改性沥青中聚合物剂量检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)绘制标准试样的粘度-温度曲线
首先，制备聚合物剂量在3.0％-5.0％之间的多个改性沥青标准试样，分别测量每个标准试样在120℃-180℃之间的粘度；然后，对应每个标准试样绘制标准粘度-温度曲线；
(2)确定待测改性沥青的聚合物剂量
首先，采集改性沥青的待测试样，测量每个待测试样在120℃-180℃之间的粘度，然后绘制待测试样粘度-温度曲线；最后，利用待测试样粘度-温度曲线和标准粘度-温度曲线进行比对，确定待测改性沥青的聚合物剂量。
本发明的进一步特点在于，利用120℃-135℃区间内的待测试样粘度-温度曲线和标准粘度-温度曲线比对，确定待测改性沥青的聚合物剂量。
发明人经过大量的试验研究发现，改性沥青的聚合物剂量和其粘度-温度曲线具有一一对应关系，并且粘度与温度呈现明显的负相关关系，不同聚合物剂量下的粘度-温度曲线没有交叉，尤其是120℃-135℃区间内的曲线位置与聚合物是含量有着尤为清晰的关系。本发明利用改性沥青的上述特点进行检测，相对于传统的检测方法，具有检测快捷，可操作性强，结果准确可靠等特点。
附图说明
下面结合附图说明和具体实施例对本发明做进一步详细说明
图1为试验例1的待测改性沥青的粘度-温度曲线图；
图2为对应试验例1的聚合物(SBS)不同剂量下的标准粘度——温度曲线图；
图3为试验例2的待测改性沥青的粘度-温度曲线图；
图4为对应试验例2的聚合物(SBS)不同剂量下的标准粘度——温度曲线图；
图5为试验例3的待测改性沥青的粘度-温度曲线图；
图6为对应试验例3的聚合物(SBS)不同剂量下的标准粘度——温度曲线图.
具体实施方式
一、发明人选用以下方法进行改性沥青的粘度测量和绘制粘度-温度曲线，具体如下。
1、采用布洛克菲尔德粘度计(Brookfield，简称布氏粘度计)旋转法测定改性沥青在45(℃)以上温度范围内的表观粘度，单位以帕斯卡秒(Pa·s)计。
2、仪器、器具与材料选择
2.1布洛克菲尔德粘度计；适用于不同粘度范围的标准高温粘度测量系统，如LV、RV、HA或HB型系列等，其量程应满足被测改性沥青粘度的要求；不同型号的转子；自动温度控温系统，包括恒温控制器、盛样筒、温度传感器等；数据采集和显示系统，绘图记录设备等。
2.2烘箱：标称温度范围300℃：，控温的准确度为1℃
2.3标准温度计，分度为0.1℃
2.4秒表。
3、测量步骤
3.1准备沥青试样，分装在盛样容器中，在烘箱中加热至软化点以上，100℃左右保温30min——60min备用，对改性沥青尤应注意去除气泡。
3.2仪器在安装时必须调平，使用前应检查仪器的水准器气泡是否对中。开启粘度计温度控制器电源，设定温度控制系统至要求的试验温度。此系统的控温准确度应在使用前严格标定。
3.3根据估计的沥青粘度，按仪器说明书规定的不同型号的转子所适用的速率和粘度范围，选择适宜的转子。
3.4取出沥青盛样容器，适当搅拌，按转子型号所要求的体积向粘度计的盛样筒中添加沥青试样，根据试样的密度换算成质量。加入沥青试样后的液面应符合不同型号转子的规定要求，试样体积应与系统标定时的标准体积一致。
3.5将转子与盛样筒一起置于已控温至试验温度的烘箱中保温，维持1.5h。若试验温度较低时，可将盛样筒试样适当放冷至稍低于试验温度后再放人烘箱中保温。
3.6取出转子和盛样筒安装在粘度计上，降低粘度计，使转子插进盛样筒的沥青液面中，至规定的高度。
3.7使沥青试样在恒温容器中保温，达到试验所需的平衡温度(不少于15min).
3.8按仪器说明书的要求选择转子速率，例如在135℃测定时，对RV、HA、HB型粘度计可采用20r/min，对LV型粘度计可采用12r/min，在60℃测定可选用0.5r/min等。开动布洛克菲尔德粘度计，观察读数，扭矩读数应在10％-98％范围内。在整个测量粘度过程中，不能改变设定的转速，改变剪变率。仪器在测定前是否需要归零，可按操作说明书规定进行。
3.9待读数稍事稳定后，在每个试验温度下，每隔60s读数一次，连续读数3次。
3.10对每个要求的试验温度，重复以上过程进行试验。试验温度宜从低到高进行，盛样筒和转子的恒温时间应不小于1.5h。
3.11如果在试验温度下的扭矩读数不在10％-98％的范围内，必须更换转子或降低转子转速后重新试验。
3.12利用布洛克菲尔德粘度计测定的不同温度的表观粘度，通常以120℃、135℃、150℃、165℃、180℃测定的表观粘度为准，绘制粘度-温度曲线。
4、粘度读取或计算
4.1当布洛克菲尔德粘度计的显示面板上具有直接显示粘度、扭矩、剪切应力、剪变率、转速和试验温度等项目的功能时，可直接根据需要记录数据，并以3次读数的平均值作为测定值。
4.2当粘度计不能直接显示读数装置，可按仪器厂家提供的仪器常数进行计算，或按式(1)计算沥青在该测定温度条件下的表观粘度。
ηa＝kn*θ            (1)
式中：ηa——沥青在测定温度条件下的表观粘度，Pa·s。
      kn——布洛克菲尔德仪器常数，由厂家按型号提供。
      θ——3次粘度计读数的平均值。
4.3利用不同温度条件下测定的粘度，绘制粘度-温度曲线。
二、本发明的改性沥青聚合物剂量的检测方法，具体包括以下步骤。
(1)绘制标准试样的粘度-温度曲线
首先，制备聚合物剂量在3.0％-5.0％之间的多个改性沥青标准试样，分别测量每个标准试样在120℃-180℃之间的粘度；然后，对应每个标准试样绘制标准粘度-温度曲线；发明人经过大量的实验发现粘度与温度呈现明显的负相关关系，不同聚合物剂量下的粘度-温度曲线没有交叉，尤其是120℃-135℃区间内的曲线位置与聚合物含量的多少有着尤为清晰的关系。
(2)确定待测改性沥青的聚合物剂量
首先，采集改性沥青的待测试样，测量每个待测试样在120℃-180℃之间的粘度，然后绘制待测试样粘度-温度曲线；最后，利用待测试样粘度-温度曲线和标准粘度-温度曲线进行比对，确定待测改性沥青的聚合物剂量。最优方案是：利用120℃-135℃区间内的待测试样粘度-温度曲线和标准粘度-温度曲线比对，确定待测改性沥青的聚合物剂量。在已知改性沥青聚合物类型的情况下，检测更加快捷。
三、本发明的改性沥青聚合物剂量的检测方法对已知的改性沥青聚合物剂量的检测验证。
实验例1：
已知含有一定聚合物剂量的改性沥青(本次实验的剂量为3.8％，聚合物类型为SBS)，用本发明所示的检测方法对该改性沥青进行检测验证，在粘度仪转速为20r/min的情况下，分别测定120℃，135℃，150℃，165℃，180℃下的粘度数值，绘制温度-粘度曲线如图1所示，其中横坐标为温度，纵坐标为粘度。
将该图与图2所示的标准试样的粘度-温度曲线对照，发现其曲线形状相同，位置介于3.0％-4.0％之间，然后再将3.0％-4.0％之间的空间等分成3.0％、3.1％、3.2％、3.3％、3.4％、3.5％、3.6％、3.7％、3.8％、3.9％、4.0％十一条曲线，发现待测改性沥青的粘度-温度曲线与图2中3.8％的曲线位置相同，由此我们可以判断此改性沥青聚合物的含量为3.8％。
实验例2：
已知含有一定聚合物剂量的改性沥青(本次实验的剂量为4.0％，聚合物类型为SBS)，用本发明所示的检测方法对该改性沥青进行检测验证，在粘度仪转速为20r/min的情况下，分别测定120℃，135℃，150℃，165℃，180℃下的粘度数值，绘制温度-粘度曲线如图3所示，其中横坐标为温度，纵坐标为粘度。
将该图与图4所示的标准试样的粘度-温度曲线对照，发现其曲线形状相同，位置与聚合物含量为4.0％的曲线相同，由此我们可以判断此改性沥青聚合物的含量为4.0％。
实验例3：
已知含有一定聚合物剂量的改性沥青(本次实验的剂量为4.4％，聚合物类型为SBS)，用本发明所示的检测方法对该改性沥青进行检测验证，在粘度仪转速为20r/min的情况下，分别测定120℃，135℃，150℃，165℃，180℃下的粘度数值，绘制温度-粘度曲线如图5所示，其中横坐标为温度，纵坐标为粘度。
将该图与图6所示的标准试样的粘度-温度曲线对照，发现其曲线形状相同，位置介于4.0％-4.5％之间，然后再将4.0％-4.5％之间的空间等分成4.0％、4.1％、4.2％、4.3％、4.4％、4.5％十一条曲线，发现待测改性沥青的粘度-温度曲线与图6中4.4％的曲线位置相同，由此我们可以判断此改性沥青聚合物的含量为4.4％。

Claims (2)

1.一种基于粘度-温度曲线的改性沥青中聚合物剂量检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)绘制标准试样的粘度-温度曲线
首先，制备聚合物剂量在3.0％-5.0％之间的多个改性沥青标准试样，分别测量每个标准试样在120℃-180℃之间的粘度；然后，对应每个标准试样绘制标准粘度-温度曲线；
(2)确定待测改性沥青的聚合物剂量
首先，采集改性沥青的待测试样，测量每个待测试样在120℃-180℃之间的粘度，然后绘制待测试样粘度-温度曲线；最后，利用待测试样粘度-温度曲线和标准粘度-温度曲线进行比对，确定待测改性沥青的聚合物剂量。
2.根据权利要求1所述的一种基于粘度-温度曲线的改性沥青中聚合物剂量检测方法，其特征在于，利用120℃-135℃区间内的待测试样粘度-温度曲线和标准粘度-温度曲线比对，确定待测改性沥青的聚合物剂量。
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