CN103323342A

CN103323342A - 基于测力延度的沥青中聚合物含量测定方法

Info

Publication number: CN103323342A
Application number: CN2013102065928A
Authority: CN
Inventors: 孙大权; 曹林辉; 胡金龙
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2013-05-29
Filing date: 2013-05-29
Publication date: 2013-09-25

Abstract

一种基于测力延度的沥青中聚合物含量测定方法，其特征在于，概括的包括：1、测定多种已知掺量的聚合物改性沥青的最大拉力，利用各测定样品的聚合物掺量和测定的最大拉力进行线性拟合，建立聚合物含量与最大拉力的数学模型；2、进行未知聚合物含量的改性沥青的测力延度试验，测定最大拉力；将测力延度代入到步骤1得到的数学模型中，计算得到待测沥青中聚合物的掺量。本方法操作简便，根据现有设备进行开发，成本较低，数学模型精度高，可准确的检测未知沥青中聚合物的含量，为沥青材料检测提供了有效途径。

Description

基于测力延度的沥青中聚合物含量测定方法

技术领域

本发明属于道路工程应用领域，具体涉及一种基于测力延度的沥青中聚合物含量测定方法，本发明可用于快速检验聚合物改性沥青中聚合物的含量。

背景技术

自1873年英国首次公布橡胶改性沥青专利以来，采用聚合物改性沥青等先进的聚合物添加剂材料以解决路面抗高低温、抗滑、耐久性及大承载力的问题，成为了当前国内外先进技术之一。聚合物改性沥青是在沥青中加入某些高分子聚合物（如SBS 、EVA 、PE、SBR 等），通过剪切、搅拌等方法使聚合物均匀地分散于沥青中形成沥青- 聚合物共混材料，利用聚合物良好的物理化学性能来弥补沥青本身的缺陷，从而改善沥青材料的路用性能，提高沥青路面的服务水平和使用寿命。近年来新建的高速公路大多采用了聚合物改性沥青作为结合料。同时在一些新型路面如 SMA、OGFC以及机场道面、钢桥面铺装等其它重载交通路面，聚合物改性沥青所发挥的作用得到了广泛认可并大量使用。大量研究和实践表明，采用高分子聚合物对沥青作改性处理是降低沥青温度敏感性，提高软化点，降低脆化温度，增强抗裂耐磨性能的有效途径。当前，聚合物改性沥青已成为改善沥青路用品质的有效途径和发展方向，聚合物改性沥青的用量迅猛增长，比例将达道路沥青总量的15％左右。

聚合物的含量是保证改性沥青优越性能的根本，特别是聚合物改性沥青的商业化生产后，如何准确快速的测定改性沥青中的聚合物含量，成为目前材料检测技术的一大课题。目前主要的含量测试方法有红外光谱分析法，荧光显微镜观测法，及热重和差示扫面分析法等一系列基于物理化学分析方法，这些测定方法的变异性较大，且设备昂贵，并不适合于施工现场简便的试验室使用，因此，有必要研制适合于施工现场试验室的快速简便的聚合物含量测试方法。

发明内容

本发明公开了一种简便快速的检测聚合物改性沥青中聚合物含量的方法，本发明利用现有的测力延度试验仪，测定不同聚合物含量的改性沥青的测力延度最大拉力，建立聚合物与最大拉力的数学关系式，通过未知含量的聚合物改性沥青的最大拉力，推算聚合物的含量。该方法操作简便高效，成本低廉，且能够准确的检测出聚合物的含量，同时可以利用现有的设备，适合于在施工检测单位推广使用。

为了达到以上功能，本发明采用以下技术方案：

一种基于测力延度的沥青中聚合物含量测定方法，其特征在于，概括的包括：

1、测定多种已知掺量的聚合物改性沥青的最大拉力，利用各测定样品的聚合物掺量和测定的最大拉力进行线性拟合，建立聚合物含量与最大拉力的数学模型；

2、进行未知聚合物含量的改性沥青的测力延度试验，测定最大拉力；将测力延度代入到步骤1得到的数学模型中，计算得到待测沥青中聚合物的掺量。

本方法操作简便，根据现有设备进行开发，成本较低，数学模型精度高，可准确的检测未知沥青中聚合物的含量，为沥青材料检测提供了有效途径。

附图说明

下面结合附图说明和具体实施方式对本发明方法进行说明：

图1为实施例1得到的测力延度最大拉力与聚合物含量的拟合曲线。

图2为实施例2得到的测力延度最大拉力与聚合物含量的拟合曲线。

具体实施方式

设备基本要求

测力延度仪：测力延度仪为自制的试验装置，由普通延度仪、测力计和数据采集和输出装置组成，拉升速率为5cm/min,可以测量拉伸延度和拉伸过程最大拉力。

试模：采用沥青延度试验用的八字模，由两个端模和两个侧模组成，模内侧表面粗糙度Ra0.2μm

试模底板：玻璃板或不锈钢底板。

恒温水槽：容量不小于10L，控制温度的准确度为0.1℃，水槽中应带有孔搁架，搁架距水槽底不小于50mm。试件浸入水中深度不小于100mm。

温度计：量程0~50℃，分度值0.1℃。

其他：烘箱、剪切机、搅拌器、刮平刀。

基于测力延度的沥青中聚合物含量测定方法，具体包括以下步骤：

步骤一：配制改性沥青

1. 将沥青加热到175℃后，启动高速剪切机（10L－E，上海新瑞机电有限公司生产）后加入一定比例（沥青质量百分比）的聚合物，在170~180℃、3000rpm条件下剪切30min，再搅拌90min即得到聚合物改性沥青样品。

2. 将配制好的沥青放入165~180℃的恒温箱中保温备用。

步骤二：测力延度试验

采用八字型普通延度试模，拉伸速度为5cm/min，温度为5℃。在试件拉伸变形5cm范围内每1cm采集12个拉力峰值，而后每1cm采集1个拉力峰值。测定每个试件拉升过程中的最大拉力。

步骤三：建立模型

根据步骤二的试验方法，测定多种已知掺量的聚合物改性沥青的最大拉力，利用各测定样品的聚合物掺量和测定的最大拉力进行线性拟合，建立聚合物含量与最大拉力的数学模型。

步骤四：聚合物含量的测定

按照步骤二的方法，进行未知聚合物含量的改性沥青的测力延度试验，测定最大拉力。将测力延度代入到步骤三得到的模型中，计算得到待测沥青中聚合物的掺量。

实例1：

某聚乙烯（PE）改性沥青聚合物含量测定。

分别对PE含量为2%，4%，6%，8%的PE聚合物改性沥青进行测力延度试验，记录每种掺量聚合物对应的最大拉力，依次为：247N，306N, 340N，379N。用同样方法测定某未知含量的PE改性沥青的测力延度试验最大拉力为325N。

如图1所示，将试验中已知PE含量的沥青最大拉力作为纵坐标，聚合物含量作横坐标，进行线性拟合，得到回归式Y=A+BX，其中Y为最大拉力（N），X为聚合物含量（%），其中A=210.5；B=21.5，相关系数R²=0.9846。

由以上得到的回归式及未知含量的改性沥青最大拉力，算得PE聚合物的含量为5.3%。

实例2：

某乙烯—醋酸乙烯（EVA）改性沥青聚合物含量测定。

分别对PE含量为2%，4%，6%，8%的PE聚合物改性沥青进行测力延度试验，记录每种掺量聚合物对应的最大拉力，依次为：192N，205N, 223N，241N。用同样方法测定某未知含量的EVA改性沥青的测力延度试验最大拉力为212N。

如图2所示，将试验中已知EVA含量的沥青最大拉力作为纵坐标，聚合物含量作横坐标，进行线性拟合，得到回归式Y=A+BX，其中Y为最大拉力（N），X为聚合物含量（%），其中A=174；B=8.25，相关系数R²=0.9945。

由以上得到的回归式及未知含量的改性沥青最大拉力，算得EVA聚合物的含量为4.6%。

Claims

1.一种基于测力延度的沥青中聚合物含量测定方法，其特征在于，包括：

1）测定多种已知掺量的聚合物改性沥青的最大拉力，利用各测定样品的聚合物掺量和测定的最大拉力进行线性拟合，建立聚合物含量与最大拉力的数学模型；

2）进行未知聚合物含量的改性沥青的测力延度试验，测定最大拉力；将测力延度代入到步骤1）得到的数学模型中，计算得到待测沥青中聚合物的掺量。