CN103344528A

CN103344528A - 基于软化点试验的再生剂扩散效果检测方法

Info

Publication number: CN103344528A
Application number: CN2013102728998A
Authority: CN
Inventors: 李立寒; 祁文洋; 汪于凯
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2013-07-02
Filing date: 2013-07-02
Publication date: 2013-10-09

Abstract

本发明涉及一种基于软化点试验的再生剂扩散效果检测方法，步骤：将软化点试样环放置于涂有甘油滑石粉隔离剂的玻璃底板上；获得沥青试样；沥青试样在室温冷却30min后，将其刮平；将沥青试样与玻璃底板一起放入容器中，并向容器中浇入再生剂，再生剂液面高出试样表面约1mm；将容器放入恒温烘箱中保温不同时间t；将容器从烘箱中取出，同时将容器中的沥青试样和玻璃底板取出，在室温中冷却30min后，用刮刀将沥青试样刮平，并将试样环周围的再生剂擦除；进行软化点试验，获得不同保温时间t对应的试样的软化点值R；采用R=A×t+B的方程形式进行数据拟合，获得再生剂扩散效果的评价指标A。本发明提供的试验方法能够有效解决沥青路面热再生过程中再生剂扩散效果的评价问题，从而为完善再生剂的性能评价和比选提供有利依据。

Description

基于软化点试验的再生剂扩散效果检测方法

技术领域

本发明属于道路工程领域，具体涉及一种基于软化点试验的再生剂扩散效果检测方法。

背景技术

沥青路面在运营数年后出现的诸如车辙、坑槽、泛油等病害严重影响公路的使用性能，不得不对其进行重建，由此而造成大量的旧沥青混合料的浪费。旧沥青混合料作为可以回收利用的资源，对其再生利用已经得到越来越多的重视。

沥青混合料的再生利用就是将需要翻修或废弃的旧沥青混合料进行翻挖、破碎、筛分，再与新集料、新沥青及再生剂等适当配合后重新拌和，形成就有一定路用性能的再生沥青混合料。旧沥青混合料再生利用的关键就在于老化的旧沥青的性能能否得到恢复，因此这就取决于适合的再生剂能否通过扩散作用进入旧沥青内部，改善旧沥青的性能。

在进行再生沥青和再生沥青混合料性能设计时，通常认为老化沥青与再生剂均匀混合生成再生沥青。然而，实际再生工程中再生剂是直接撒布于旧沥青混合料中的，较多地裹附在旧沥青外层，且旧料的加热温度较低、拌和时间较短，使得再生剂很难迅速扩散至旧沥青内部，老化沥青就无法得到充分再生。

再生剂在开发之初就将良好的扩散效果作为其关键功能要求之一。目前主要采用针入度试验来评价再生剂的扩散效果，然而由于再生剂向老化沥青中的扩散为非理想状态下的均匀扩散，且随着扩散时间的增加，这种非均匀性表现越来越明显，使得针入度试验的变异性较大，从而采用针入度试验无法准确的反映出再生剂的扩散效果，影响到再生沥青混合料性能的正确设计和使用。

因此，随着沥青路面热再生技术的越来越广泛应用，急需准确性高、操作简便的室内试验方法，能够有效评价再生剂的扩散效果，进而为再生剂材料的比选以及再生工艺技术条件的选择提供依据。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于软化点试验的再生剂扩散效果检测方法，该检测方法具有试验操作简单，试验结果精确可信，理论意义明确等特点。通过表征再生剂扩散效果指标的测试，可以准确、有效的进行再生剂扩散效果的评价和比选，也可以为再生工艺技术条件的选择提供依据。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是基于软化点试验的再生剂扩散效果检测方法，具体步骤如下：

（1）取不少于8个软化点试样环，分别放置于涂有甘油滑石粉隔离剂的玻璃底板上，每个玻璃底板上放置2个软化点试样环；

（2）在每个软化点试样环中浇入老化沥青至略高于软化点试样环环面为止，获得沥青试样；

（3）将沥青试样在室温冷却30min后，用刮刀将其刮平；

（4）将其中8个沥青试样连同玻璃底板一起放入容器中（容器壁高度高于试样），并向容器中浇入再生剂，使再生剂液面高出沥青试样表面0.8-1.1mm；

（5）将容器分别放入100±5℃的恒温烘箱中保温不同时间t：1h、2h、3h、4h；

（6）待到指定的保温时间，将2个沥青试样与玻璃底板一起从容器中取出，在室温中冷却30min后，用刮刀将沥青试样刮平，并将软化点试样环周围的再生剂擦除；

（7）对步骤(6)得到的材料进行软化点试验，获得不同烘箱保温时间t对应的沥青试样软化点值R；

（8）采用R=A×t+B的方程形式进行数据拟合，获得再生剂扩散效果的评价指标A；系数A越大，表示再生剂的扩散效果越强，反之则表示再生剂的扩散效果越弱。

本发明中，步骤(8)中当选择的沥青试样总数多于8个，多余试样应选择与前述8个试样不同的保温时间分别进行保温，后2个试样的保温时间比前2个试样的保温时间多1小时，保温时间误差应控制在±5min以内。

本发明中，所述的步骤（2）、（3）和步骤（7）中的沥青软化点试样制作和测试应遵循《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ E20-2011）中沥青软化点试验（T0606-2011）的相关规定。

本发明中，所述再生剂采用两种成品沥青再生剂A、再生剂B，以及一种沥青再生剂C。其中，成品沥青再生剂A、B分别为美德维实伟克公司提供的CYCLOGEN L沥青再生剂、杭州物资公司提供的SD-Ⅱ复合型再生剂；再生剂C是由质量比为3:8:9的SBS、90A沥青、抽出油剪切拌制而成。

本发明的有益效果在于：

本发明首次依据Fick扩散理论，基于软化点测试方法设计再生剂扩散试验；首次发现100℃条件下，再生剂扩散不同时间后，再生剂与老化沥青混溶液的软化点值与扩散时间呈线性负相关关系，并采用R=A×t+B的方程形式进行数据拟合，获得再生剂扩散效果的评价指标A。本发明提出的试验方法不仅是判别再生剂扩撒效果，进行再生剂选择的重要手段，同时能够为再生工艺条件以及再生沥青混合料性能的设计与优化提供良好的依据，试验数据准确可靠，试验方法理论意义明确，操作简便可行，具有较好的推广应用价值。

为验证再生剂扩散试验方法的有效性，针对不同类型老化沥青，采用设计再生剂扩散试验方法测试在不同扩散时间（保温时间）时再生剂A与老化沥青混溶液的软化点，测试结果见表1。采用R=A×t+B方程形式对表1中数据进行拟合，拟合结果见表2。

表1 再生剂A扩散试验结果

Figure 2013102728998100002DEST_PATH_IMAGE001

表2再生剂A扩散试验结果拟合方程

老化沥青类型	拟合方程	变化速率A	相关系数R²
				SBS改性沥青	R = -2.28T + 72.92	2.28	0.98
70#基质沥青	R = -1.31T + 56.08	1.31	0.96

可以看出，100℃条件下，再生剂扩散不同时间后，再生剂与老化沥青混溶液的软化点值与扩散时间呈线性负相关关系（R²≥0.96），符合R=A×t+B方程形式，A为软化点值的变化速率，可作为再生剂扩散效果的评价指标。设计再生剂扩散试验平行试验测试结果的标准偏差较小，表明基于软化点试验设计的再生剂扩散试验结果数据变异性小，试验精度较高。

附图说明

图1是本发明提供的基于软化点试验的再生剂扩散效果检测方法中设计的再生剂扩散模拟试验示意图。

图2是本发明再生剂扩散效果检测方法试验流程图。

图3是应用本发明提供的基于软化点试验的再生剂扩散效果检测方法应用实例试验结果图。

图中标号：1为容器，2为再生剂，3为试样环，4为沥青，5为试样底板。

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明本发明。

实施例1：如图1所示，本发明提供的基于软化点试验的再生剂扩散效果检测方法其设计思路为：

（1）Fick定律一般用来做扩散的数学描述，是在描述化学位（物质扩散的推动力）对扩散影响理论方面最广泛应用的理论。Fick定律中假设试验过程中温度及压强不变，不存在大范围的静电作用。表达式如下：

（1）

式中，c为浓度；t为时间；z为位置；D为扩散系数；A为扩散发生的面积。

由Fick定律可以看出，再生剂的浓度c、扩散时间t、扩散系数D、扩散的维度Z对再生剂的扩散有直接的影响。依据Fick定律，本发明中对于再生剂扩散试验的设计思路为：

（1）在软化点试样环中浇入老化沥青试样以提供模拟的沥青膜表面，将软化点置于容器（容器壁高度高于试样）中并浇入再生剂使其均匀覆盖于沥青试样表面，以模拟再生剂与老化沥青的扩散作用界面；

（2）软化点试样环尺寸一致，再生剂只能向垂直于扩散作用界面的方向扩散，消除了扩散维度对再生剂扩散作用的影响；容器中的再生剂高度控制一致（高于试样环1mm），消除了压强对再生剂扩散作用的影响；软化点试验过程中，由于钢球与沥青试样的接触面积较大，一定程度上消除了再生剂扩散不均匀性对试验结果的影响。

（3）在一定的试验条件下，随着时间的增长，再生剂会向沥青层内部不断扩散，再生剂扩散浸入老化沥青层内部的速度和含量越大，就意味着其扩散效果越强，而反映在试验指标上则表现为测试获得的软化点随时间的变化速度越快。

如图2所示，本发明提供的基于软化点试验的再生剂扩散效果检测方法包括如下步骤：

（1）取不少于8个软化点试样环，分别放置于涂有甘油滑石粉隔离剂的玻璃底板上，每个玻璃底板上放置2个试样环；

（2）在每个软化点试样环中浇入老化沥青至略高于环面为止，获得沥青试样；

（3）沥青试样在室温冷却30min后，用刮刀将其刮平；

（4）将其中8个沥青试样连同玻璃底板一起放入容器中（容器壁高度高于试样），并向容器中浇入再生剂，使再生剂液面高出试样表面约1mm；

（5）将容器分别放入100±5℃的恒温烘箱中保温不同时间t：1h、2h、3h、4h，沥青试样总数若多于8个，多余试样应选择与前述8个试样不同的保温时间分别进行保温，后2个试样的保温时间比前2个试样的保温时间多1小时，保温时间误差应控制在±5min以内；

（6）待到指定的保温时间，将2个沥青试样与玻璃底板一起从容器中取出，在室温中冷却30min后，用刮刀将沥青试样刮平，并将试样环周围的再生剂擦除，擦除时应保证在尽量清除试样环周围再生剂时不扰动沥青试样表面；

（7）进行软化点试验，获得不同烘箱保温时间t对应的沥青试样软化点值R，软化点试验应遵循《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ E20-2011）中沥青软化点试验（T0606-2011）的相关规定。

（8）采用R=A×t+B的方程形式进行数据拟合，获得再生剂扩散效果的评价指标A。系数A越大，表示再生剂的扩散效果越强，反之则表示再生剂的扩散效果越弱。

应用实例：在SBS改性沥青路面热再生工程中，为对比与选择适宜的再生剂，针对具有代表性的沥青再生剂A、再生剂B、再生剂C在老化SBS改性沥青中的扩散效果进行检测试验分析，再生剂A为美德维实伟克公司提供的CYCLOGEN L沥青再生剂、再生剂B为杭州物资公司提供的SD-Ⅱ复合型再生剂、再生剂C是由质量比为3:8:9的SBS、90A沥青、抽出油剪切拌制而成，试验结果如表3所示。采用R=A×t+B方程形式对表3中数据进行拟合，拟合结果见表4及图3。

表3 不同类型再生剂扩散试验结果

表4不同类型再生剂扩散试验结果拟合方程

再生剂类型	拟合方程	变化速率A	相关系数R²
				再生剂A	S = -2.28t + 72.92	2.28	0.98
再生剂B	S = -2.25t + 73.42	2.25	0.94
				再生剂C	S = -1.82t + 72.22	1.82	0.98

如表4所示，三种再生剂扩散时间t和软化点R的拟合关系式的相关系数R²均达到了0.97左右，有效的验证了本试验方法具有良好的试验精度。软化点变化速率A是再生剂扩散效果的评价指标，其值越大，则再生剂的扩散效果越好，基于三种再生剂的软化点变化速率A的对三种再生剂扩散效果进行排序为：再生剂A＞再生剂B＞再生剂C。其中，再生剂C的变化速率A较小为1.82分别为再生剂A、再生剂B的80%，81%，因此，在SBS改性沥青路面热再生工程中宜选择使用扩散效果较好的再生剂A、再生剂B。

再生沥青混合料的性能测试也表明再生剂A、再生剂B对老化沥青混合料的再生效果优于再生剂C，有效的验证了本发明试验方法的合理性，可靠性与实用性。因此，本发明的基于软化点试验的再生剂扩散效果检测方法具有非常好的应用推广价值。

Claims

1.一种基于软化点试验的再生剂扩散效果检测方法，其特征在于具体步骤如下：

（3）将沥青试样在室温冷却30min后，用刮刀将其刮平；

2.根据权利要求1所述的基于软化点试验的再生剂扩散效果检测方法，其特征在于收步骤（4）中所述沥青试样总数多于8个，多余试样应选择与前述8个试样不同的保温时间分别进行保温，后2个试样的保温时间比前2个试样的保温时间多1小时，保温时间误差应控制在±5min以内。

3.根据权利要求1所述的基于软化点试验的再生剂扩散效果检测方法，其特征在于所述的步骤（2）、（3）和步骤（7）中的沥青软化点试样制作和测试应遵循《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTJ E20-2011中沥青软化点试验T0606-2011的相关规定。