CN103293288A - 在融雪盐腐蚀下沥青常规性能指标的测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在融雪盐腐蚀下沥青常规性能指标的测试方法。是通过以下技术方案实现的：对冻融试验的沥青进行制样；进行沥青的盐冻循环试验；对盐冻循环后的沥青进行常规性能测试前再次制样；进行沥青针入度、软化点、延度测试；对沥青和集料黏附性进行测试；将实验结果与规范指标进行性能对比，以选定可适合在高寒地区使用的公路建材沥青,黏附性等级低于4级的沥青要慎重采用。本发明可以有效的测试盐冻循环后沥青基本性能指标的变化情况，可根据所在地区的温差、融雪盐的类型和常规使用剂量设定冻融循环试验。依照本发明可以有效的选定可适合在高寒地区使用的公路建材沥青，为高寒地区沥青路面材料产品质量检验、沥青性质评估提供了科学的依据。

Description

在融雪盐腐蚀下沥青常规性能指标的测试方法

技术领域

  本发明涉及沥青常规性能指标的测试方法，具体是道路工程用基质沥青或改性沥青在融雪盐溶液腐蚀下冻融循环后软化点、针入度、延度等指标的测试方法，属于材料性能测试领域。

背景技术

沥青作为重要的道路工程材料，可以将矿质粒料粘结成整体，增强路面强度，抵抗行车破坏，使路面具有抗水损坏的能力，因此沥青作为重要的公路建材在高速公路以及其它各级道路上都得到了广泛的应用。

在高寒地区，为保证公路车辆的安全行驶，必须对路面的冰雪进行及时清除。目前普遍采用的除雪化冰方法主要有人工扫雪、机械除雪、融雪剂融化和加热融化。与其它方法相比，融雪剂融化造价低、施工方便，成为应用最广泛的融雪除冰方法。但融雪除冰方法所使用融雪剂也带来了许多负面效应，研究表明，目前应用最多的氯盐型融雪剂使得沥青混合料性能劣化，粘结性降低，特别是经历长期高低温冻融循环会进一步加剧路面结构的剥蚀，使沥青混合料出现掉粒，松散，坑洼等现象，造成沥青路面整体强度下降，使用寿命缩短，直接增加了公路养护成本。

沥青的性能直接影响着沥青混合料的力学性能和使用性能，一方面，在其它因素确定的条件下，沥青混合料的粘聚力是随着沥青粘度的提高而增大的，为了使沥青混合料具有必要的耐高温变形能力，沥青应具有较高的软化点，在低温时，为保证路面材料有较好的抵抗低温开裂性能，又要求沥青具有一定延度；另一方面，沥青与矿料之间的相互作用是沥青混合料结构形成的决定性因素，它使沥青混合料具有必要的结构强度和稳定性，因此沥青和矿料之间必须有良好的黏附性，所以科学有效地测试融雪剂对沥青性能的影响具有重要的意义。

目前国内对于融雪盐环境下沥青性能变化的测试还是空白，我国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20—2011)中T0729-2000试验方法只规定了沥青混合料一次冻融后的劈裂强度的测试方法，用以评价沥青混合料抵抗冻融破坏的能力。这一方法存在如下问题：（1）只考虑一次冻融循环；（2）冻融温度为-20℃±2℃，没考虑高寒地区可能出现的极端低温；（3）没有考虑融雪剂的影响；（4）没有关注沥青材料本身的盐冻破坏问题。因此对于沥青的盐冻试验没有特定的相关试验规程参考，对于沥青试件如何制备、沥青哪些性能将受融雪剂影响、融雪剂影响前后沥青组成成分是否会产生改变、基质沥青与改性沥青被融雪剂影响的程度有何区别等一系列问题都有待解决。

发明内容

  本发明的目的是为了填补融雪盐环境下沥青性能变化测试方法的空白，而公开了一种在融雪盐腐蚀下沥青常规性能指标的测试方法。

  本发明是通过以下技术方案实现的：

a. 对冻融试验的沥青进行制样；

b. 进行沥青的盐冻循环试验；

b.1融雪剂浓度的选择范围采用0~6% 

b.2冰冻温度的选择范围为-0℃~-40℃， 

b.3冻融循环次数的选择范围为3~25次；

c. 对盐冻循环后的沥青进行常规性能测试前再次制样；

d. 进行沥青针入度、软化点、延度测试；

e. 对沥青和集料黏附性进行测试；

f. 将实验结果与规范指标进行性能对比，以选定可适合在高寒地区使用的公路建材沥青。

本发明可以有效的测试盐冻循环后沥青基本性能指标的变化情况，可根据所在地区的温差、融雪盐的类型和常规使用剂量设定冻融循环试验。依照本发明可以有效的选定可适合在高寒地区使用的公路建材沥青，为高寒地区沥青路面材料产品质量检验、沥青性质评估提供了科学的依据。    

具体实施方式

 以下对本发明的实施过程做进一步详细描述：

 a. 对冻融试验的沥青进行制样，

a.1配制4% 浓度的融雪盐溶液，

a.2将融雪盐溶液注入敞口金属容器内，并加热煮沸，

a.3取600g沥青在烘箱中加热至135℃~160℃，普通石油沥青取低值，改性沥青取高值， 

a.4将熔融状态的沥青呈线状倒入煮沸的融雪盐溶液中，

a.5水煮3~5min后将沥青取出放入金属盒中备用；

b. 进行沥青盐冻循环试验， 

b.1将盛放沥青的金属盒注入4% 浓度的融雪盐溶液并密封；

b.2将密封好的试件放入低温箱内，将冰冻温度设置为测试需要的目标温度-40℃，待低温箱显示目标温度开始计时，持续冰冻3h保证试件内部温度下降到设定目标温度，

b.3将试件取出放入室温条件下的水浴中，将水浴缓慢升温至60℃后再持续融化1.5h，至此一个盐冻循环完成，按照以上步骤重复进行盐冻循环试验，直至达到目标循环次数15次，

b.4 将冻融结束后的试件取出，放入25℃的恒温水浴中备用；

c. 对盐冻循环后的沥青进行常规性能测试前再次制样，

c.1进行常规试验前，将盛有沥青试样的金属盒置于电炉上加热脱水，电炉上加放石棉垫，加热时间25~30 min，并用玻璃棒不断搅拌，加热温度100℃条件下脱水，直至沥青不起泡沫为止， 

c.2继续加热沥青温度至135℃~160℃，将沥青通过0.6 mm的滤筛过滤，不等冷却一次灌入各项试验的模具中；

d. 进行沥青针入度、软化点、延度测试，

d.1 将试样在针入度仪上测试5℃、15℃、25℃和30℃四个温度下针入度PI值，

d.1.1将试样注入盛样皿中，试样高度应超过预计针入度值10 mm，并将试样在室温中冷却1.5h~3h后移入保持试验温度±0.1℃的恒温水槽中，并保温1.5~2.5h,

d.1.2将达到恒温的盛样皿置于针入度仪的平台上，慢慢放下针连杆，使针尖与试样表面接触，

d.1.3拉下刻度盘的拉杆，调节位移计或刻度盘使指针复位为零，

d.1.4开始试验，按下释放键，开始计时，至5s时自动停止，

d.1.5读取位移计或刻度盘指针读数，准确至0.1mm，

d.1.6同一试样平行试验3次，取平均值作为实验结果，

d.1.7参照《公路工程沥青与沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）公式(T0604-2)计算针入度指数PI值，并参照公式(T0604-3）计算当量软化点；

d.2 将试样放在软化点测试仪上，测试软化点，

d.2.1将试样环置于涂有甘油滑石粉隔离剂的试样底板上，将沥青试样缓慢注入试样环内并略高出环面，

d.2.2试样在室温冷却30 min后，用环夹夹着试样环，并用热刮刀刮除环面上的试样，使其与环面齐平，

d.2.3将装有试样的试样环连同底板置于5℃±0.5℃的恒温水槽中15min，同时将金属支架、钢球、钢球定位环等亦置于相同水槽中,

d.2.4烧杯内注入新煮沸并冷却至5℃的蒸馏水，水面略低于立杆上的深度标记，

d.2.5将恒温水槽中的试样环取出放置在支架中层板的圆孔中，套上定位环，然后将整个环架放入烧杯中，调整水面至深度标记，并保持水温为5℃±0.5℃，将温度计由上层板中心孔垂直插入，使端部测温头底部与试样环下面平齐，

d.2.6将盛有水和环架的烧杯移至放有石棉网的加热炉具上，将钢球放在定位环中间的试样中央，立即开动振荡搅拌器，使水微微振荡，并开始加热，使杯中水温在3min内调节至维持每分钟上升5℃±0.5℃，

d.2.7试样受热软化逐渐下坠，至于下层地板表面接触时，立即读取温度，准确至0.5℃；

d.3将试样在延度仪上，根据需要测试5℃、10℃、15℃和25℃四个温度下的延度值，

d.3.1将沥青试样缓慢注入试模，略高于试模，注意勿使气泡混入，

d.3.2试件在室温中冷却30~40 min，然后置于试验温度±1℃的恒温水槽中，保持30min后取出，用热刮刀刮除高于试模的沥青，再次保温1h~1.5h，

d.3.3将保温后的试件移入延度仪的水槽内，将试件的侧模取下，使试模两端的孔分别套在滑板及槽端固定板的金属柱上，

d.3.4开动延度仪，并观察试样的延伸情况，试件拉断时，读取指针读数，以cm为单位，

d.3.5同一试样平行试验3次，取平均值作为实验结果；

e. 对沥青与集料黏附性进行测试

e.1用筛筛取粒径为13.2~19mm形状近似立方体的集料，用洁净水冲洗干净，置温度为105℃±5℃烘箱中烘干，然后放在干燥器中备用,

e.2将粗集料用细线在中部系牢浸入预先加热到130～150℃的热沥青中，浸润45s，使集料表面完全被沥青膜所裹覆，

e.3将裹覆沥青的粗集料悬挂使多余的沥青流掉，并在室温下冷却15min后将其浸入正在煮沸的水中，烧杯中的水保持微沸状态，但不允许有沸开的泡沫，浸煮3min后，取出集料晾干，

e.4将集料放入盛有常温水的容器中，在水中观察集料颗粒上沥青膜的剥落情况；

f 将实验结果与规范指标进行性能对比，以选定可适合在高寒地区使用的公路建材沥青

f.1以上试验可采用正交试验设计，考察多因素多水平影响，并对试验结果进行计算分析，以减少试验次数，缩短试验周期，试验因素选择冰冻温度、融雪盐浓度、冻融循环次数三个；每一因素对应四个水平，冰冻温度为-10℃、-20℃、-30℃、-40℃，融雪盐浓度为0（清水）、2%、4%、6%，冻融循环次数为3、8、15、25次，

f.2 将测试的指标进行极差分析，直观地观测试验指标随各因素的变化趋势，

f.3将测试的指标进行方差分析，用F检验法对正交试验的结果进行显著性检验，判断因素水平对考察指标影响的显著性，

f.4 将原状试样进行针入度、软化点、延度测试，对比盐冻前后沥青的相应指标，并根据高寒地区沥青基本指标参考值来判断该沥青在盐冻后是否符合使用要求,

f.5判断沥青与集料黏附性等级，推断融雪盐对沥青黏附性的影响,黏附性等级低于4级的沥青要慎重采用。

。

Claims (2)

1.在融雪盐腐蚀下沥青常规性能指标的测试方法，其特征是通过以下技术方案实现的：

a. 对冻融试验的沥青进行制样；

b. 进行沥青的盐冻循环试验；

b.1融雪剂浓度的选择范围采用0~6% 

b.2冰冻温度的选择范围为-0℃~-40℃， 

b.3冻融循环次数的选择范围为3~25次；

c. 对盐冻循环后的沥青进行常规性能测试前再次制样；

d. 进行沥青针入度、软化点、延度测试；

e. 对沥青和集料黏附性进行测试；

f. 将实验结果与规范指标进行性能对比，以选定可适合在高寒地区使用的公路建材沥青。

2.根据权利要求1所述的在融雪盐腐蚀下沥青常规性能指标的测试方法，其特征在于：

a. 对冻融试验的沥青进行制样，

a.1配制4% 浓度的融雪盐溶液，

a.2将融雪盐溶液注入敞口金属容器内，并加热煮沸，

a.3取600g沥青在烘箱中加热至135℃~160℃，普通石油沥青取低值，改性沥青取高值， 

a.4将熔融状态的沥青呈线状倒入煮沸的融雪盐溶液中，

a.5水煮3~5min后将沥青取出放入金属盒中备用；

b. 进行沥青盐冻循环试验， 

b.1将盛放沥青的金属盒注入4% 浓度的融雪盐溶液并密封；

b.2将密封好的试件放入低温箱内，将冰冻温度设置为测试需要的目标温度-40℃，待低温箱显示目标温度开始计时，持续冰冻3h保证试件内部温度下降到设定目标温度，

b.3将试件取出放入室温条件下的水浴中，将水浴缓慢升温至60℃后再持续融化1.5h，至此一个盐冻循环完成，按照以上步骤重复进行盐冻循环试验，直至达到目标循环次数15次，

b.4 将冻融结束后的试件取出，放入25℃的恒温水浴中备用；

c. 对盐冻循环后的沥青进行常规性能测试前再次制样，

c.1进行常规试验前，将盛有沥青试样的金属盒置于电炉上加热脱水，电炉上加放石棉垫，加热时间25~30 min，并用玻璃棒不断搅拌，加热温度100℃条件下脱水，直至沥青不起泡沫为止， 

c.2继续加热沥青温度至135℃~160℃，将沥青通过0.6 mm的滤筛过滤，不等冷却一次灌入各项试验的模具中；

d. 进行沥青针入度、软化点、延度测试，

d.1 将试样在针入度仪上测试5℃、15℃、25℃和30℃四个温度下针入度PI值，

d.1.1将试样注入盛样皿中，试样高度应超过预计针入度值10 mm，并将试样在室温中冷却1.5h~3h后移入保持试验温度±0.1℃的恒温水槽中，并保温1.5~2.5h,

d.1.2将达到恒温的盛样皿置于针入度仪的平台上，慢慢放下针连杆，使针尖与试样表面接触，

d.1.3拉下刻度盘的拉杆，调节位移计或刻度盘使指针复位为零，

d.1.4开始试验，按下释放键，开始计时，至5s时自动停止，

d.1.5读取位移计或刻度盘指针读数，准确至0.1mm，

d.1.6同一试样平行试验3次，取平均值作为实验结果，

d.1.7参照《公路工程沥青与沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）公式(T0604-2)计算针入度指数PI值，并参照公式(T0604-3）计算当量软化点；

d.2 将试样放在软化点测试仪上，测试软化点，

d.2.1将试样环置于涂有甘油滑石粉隔离剂的试样底板上，将沥青试样缓慢注入试样环内并略高出环面，

d.2.2试样在室温冷却30 min后，用环夹夹着试样环，并用热刮刀刮除环面上的试样，使其与环面齐平，

d.2.3将装有试样的试样环连同底板置于5℃±0.5℃的恒温水槽中15min，同时将金属支架、钢球、钢球定位环等亦置于相同水槽中,

d.2.4烧杯内注入新煮沸并冷却至5℃的蒸馏水，水面略低于立杆上的深度标记，

d.2.5将恒温水槽中的试样环取出放置在支架中层板的圆孔中，套上定位环，然后将整个环架放入烧杯中，调整水面至深度标记，并保持水温为5℃±0.5℃，将温度计由上层板中心孔垂直插入，使端部测温头底部与试样环下面平齐，

d.2.6将盛有水和环架的烧杯移至放有石棉网的加热炉具上，将钢球放在定位环中间的试样中央，立即开动振荡搅拌器，使水微微振荡，并开始加热，使杯中水温在3min内调节至维持每分钟上升5℃±0.5℃，

d.2.7试样受热软化逐渐下坠，至于下层地板表面接触时，立即读取温度，准确至0.5℃；

d.3将试样在延度仪上，根据需要测试5℃、10℃、15℃和25℃四个温度下的延度值，

d.3.1将沥青试样缓慢注入试模，略高于试模，注意勿使气泡混入，

d.3.2试件在室温中冷却30~40 min，然后置于试验温度±1℃的恒温水槽中，保持30min后取出，用热刮刀刮除高于试模的沥青，再次保温1h~1.5h，

d.3.3将保温后的试件移入延度仪的水槽内，将试件的侧模取下，使试模两端的孔分别套在滑板及槽端固定板的金属柱上，

d.3.4开动延度仪，并观察试样的延伸情况，试件拉断时，读取指针读数，以cm为单位，

d.3.5同一试样平行试验3次，取平均值作为实验结果；

e. 对沥青与集料黏附性进行测试

e.1用筛筛取粒径为13.2~19mm形状近似立方体的集料，用洁净水冲洗干净，置温度为105℃±5℃烘箱中烘干，然后放在干燥器中备用,

e.2将粗集料用细线在中部系牢浸入预先加热到130～150℃的热沥青中，浸润45s，使集料表面完全被沥青膜所裹覆，

e.3将裹覆沥青的粗集料悬挂使多余的沥青流掉，并在室温下冷却15min后将其浸入正在煮沸的水中，烧杯中的水保持微沸状态，但不允许有沸开的泡沫，浸煮3min后，取出集料晾干，

e.4将集料放入盛有常温水的容器中，在水中观察集料颗粒上沥青膜的剥落情况；

f 将实验结果与规范指标进行性能对比，以选定可适合在高寒地区使用的公路建材沥青

f.1以上试验可采用正交试验设计，考察多因素多水平影响，并对试验结果进行计算分析，以减少试验次数，缩短试验周期，试验因素选择冰冻温度、融雪盐浓度、冻融循环次数三个；每一因素对应四个水平，冰冻温度为-10℃、-20℃、-30℃、-40℃，融雪盐浓度为0（清水）、2%、4%、6%，冻融循环次数为3、8、15、25次，

f.2 将测试的指标进行极差分析，直观地观测试验指标随各因素的变化趋势，

f.3将测试的指标进行方差分析，用F检验法对正交试验的结果进行显著性检验，判断因素水平对考察指标影响的显著性，

f.4 将原状试样进行针入度、软化点、延度测试，对比盐冻前后沥青的相应指标，并根据高寒地区沥青基本指标参考值来判断该沥青在盐冻后是否符合使用要求,

f.5判断沥青与集料黏附性等级，推断融雪盐对沥青黏附性的影响,黏附性等级低于4级的沥青要慎重采用。