CN104360048A - 常温改性道路沥青性能的评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种常温改性道路沥青性能的评价方法，解决现有国家标准和行业标准没有常温改性沥青的性能评价方法、其质量品质难以控制、适用区域难以确定的问题。本发明包括如下步骤：1)分别测定常温改性道路沥青的60℃旋转粘度、锥入度、锥入度指数、与粗集料的粘附性和闪点；2)根据上述性能的测试结果，确定常温改性道路沥青的适用温度区，包括寒区、温区、热区三个气候区域。本发明针对常温改性道路沥青的材料组成特点和施工成型条件，从施工和易性、温度敏感性、抗水剥落性和使用安全性五个方面对常温改性道路沥青进行了全面的评价，明确了常温改性道路沥青的适用温度区，为常温改性道路沥青的工程应用提供了有效的质量保障。
Description
技术领域
本发明属于公路与城市道路领域，具体地涉及一种常温改性道路沥青的性能评价方法。
背景技术
常温改性道路沥青是利用废旧塑料、废旧橡胶生产出的一种高聚物弹性体，是一种可常温拌和、常温摊铺的沥青产品，填补了沥青路面冬季不宜施工的空白，适用于高等级公路、城市道路、乡村道路、停车场、广场及球场路面的新建、罩面及修补作业。
常温改性道路沥青作为一种新型沥青胶结料，其中含有高低温性能优异的聚合物材料及可挥发性稀释剂，具有可在90～110℃温度范围内拌和，常温下摊铺成型，及时通车的特点。但因为可挥发性稀释剂的存在，路面早期强度低，随着时间的延长，强度逐渐增加，养护期龄15天后可达到《公路工程质量检验评定标准(土建工程)》JTG F80/1的各项规定。
在现行的《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004中，对道路石油沥青、乳化沥青、液体石油沥青等不同类型的沥青胶结料的性能指标都做了详细的规定，但这些规定对常温改性道路沥青来讲不太适用：1)对于常温改性道路沥青，当前的《公路沥青路面施工技术规范》通常无法实施，测试结果通常超出其规定范围；2)现行的《公路沥青路面施工技术规范》不符合常温改性道路沥青的工程实际，与材料特性不符。
发明内容
鉴于常温改性道路沥青的材料组成特点及施工成型条件，本发明通过改进《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中的试验方法，从施工和易性、温度敏感性、抗水剥落性及使用安全性四个方面对常温改性道路沥青的性能指标进一步做了详细的规定，提出了一种常温改性道路沥青性能评价方法。
本发明旨在提供一种常温改性道路沥青性能的评价方法，所述方法包括常温改性沥青的60℃旋转粘度、锥入度及锥入度指数、与粗集料的粘附性、闪点的测定，根据上述测定的结果确定常温改性道路沥青的气候区域，其中：
60℃旋转粘度不大于0.2Pa.s、闪点不小于120℃、25℃锥入度在以0.1mm计的100-150的范围内、锥入度指数在-1.5～1.0、与粗集料的粘附性测定裹覆面积不小于2/3的常温改性道路沥青适于寒区；
60℃旋转粘度不大于0.8Pa.s、闪点不小于160℃、25℃锥入度在以0.1mm计的100-150的范围内、锥入度指数在-1.5～1.0、与粗集料的粘附性测定裹覆面积不小于3/4的常温改性道路沥青适于温区；
60℃旋转粘度不大于1.0Pa.s、闪点不小于180℃、25℃锥入度在以0.1mm计的100-150的范围内、锥入度指数在-1.5～1.0、与粗集料的粘附性测定裹覆面积不小于3/4的常温改性道路沥青适于热区。
根据本发明的常温改性道路沥青性能的评价方法其中所述60℃旋转粘度的测定，根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE20-2011)T0625“沥青旋转粘度试验”进行旋转粘度性能测试，其中将27#转子固定为常温改性沥青旋转粘度检测用转子，测定不同转速下的粘度，并回归粘度和粘度计扭矩之间的关系曲线。
根据本发明的常温改性道路沥青性能的评价方法，其中所述60℃旋转粘度的测定中，将27#转子固定为常温改性沥青旋转粘度检测用转子，取50％扭矩的粘度作为旋转粘度代表值，转速选择扭矩在10％～100％范围内的四个转速，扭矩与粘度数值取对数后，采用线性函数y＝kx+b回归。
根据本发明的常温改性道路沥青性能的评价方法，其中所述锥入度及锥入度指数的测定，根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)T0604“沥青针入度试验”并结合使用标准锥进行锥入度相关性能测试，并计算锥入度和锥入度指数。
根据本发明的常温改性道路沥青性能的评价方法，其中所述锥入度及锥入度指数的测定采用如下设备进行：
a)锥入度试验仪：采用沥青针入度仪，将原仪器的标准针取下换成标准锥，配有带有恒温控制的水槽，控温范围为5至80℃，控温精度为±0.1℃；其中所述标准锥为JT/T740—2009《路面橡胶沥青灌缝胶》5.3锥入度试验中用所用标准锥，其由镁或其他适宜材料制造的圆锥体和可拆卸钢尖组成，所述标准锥总质量为102.5g±0.05g，锥杆质量为47.5±0.05g，洛氏硬度HRC54～60，表面粗糙度Ra0.2μm-0.3μm；
b)平底玻璃皿：容量不小于1L，深度不小于80mm，内设有一不锈钢三脚支架，能使盛样皿稳定；
c)大盛样皿：深度不小于60mm，容积不小于125mL。
根据本发明的常温改性道路沥青性能的评价方法，其中锥入度及锥入度指数的测定根据如下步骤进行：
根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)T0604的要求进行灌模，灌模后试样在室温下冷却时间不小于2h，将恒温水槽调至试验温度，试样在恒温水槽中的恒温时间不小于2h，调节针入度仪使之水平，检查连杆和导轨，以确认无水或其他异物，无明显摩擦，将盛有试件的恒温水槽置于针入度仪的平台上，慢慢放下连杆，使标准锥锥尖刚好与试件表面接触，用按钮固定连杆，拉下齿杆与连杆顶端接触，调节刻度盘指针至零，用手紧压按钮，同时启动秒表，标准锥自由地落下，标准锥贯入时间为5s时，按压按钮，使标准锥连杆固定，拉下齿杆与连杆端接触，记下锥入深度，精度为0.1mm，当采用自动针入度仪时，计时与标准锥落下贯入试件同时开始，至5s时自动停止，平行试验次数为3次。
根据本发明的常温改性道路沥青性能的评价方法，其中分别测定5℃、10℃、15℃、25℃下的锥入度。
根据本发明的常温改性道路沥青性能的评价方法，其中通过如下步骤计算锥入度及锥入度指数：
锥入度：在同一试验温度下，三次平行试验结果的平均值作为锥入度试验结果，其中一个测试值与平均值之差不超过平均值的15％，否则重新进行试验；
锥入度指数：将5℃、10℃、15℃、25℃下的四个锥入度值取对数，令锥入度对数值为y，温度值为x，将锥入度对数与温度进行y＝a+bx的线性回归，取回归曲线的b值为锥入度指数，线性回归相关系数R不得小于0.997，置信度95％，否则重新进行试验。
根据本发明的常温改性道路沥青性能的评价方法，其中所述与粗集料的粘附性，根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE20-2011)T0654“乳化沥青与粗集料的粘附性试验”进行与粗集料的粘附性测试，其中将常温改性道路沥青试样通过0.6mm滤筛过滤；集料烘干冷却至室温后直接于过筛后的试样中浸泡1min，然后将集料颗粒悬挂在室温中放置48h，之后按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)T0654开展试验。
根据本发明的常温改性道路沥青性能的评价方法，其中所述闪点的测定，根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)T0611“沥青闪点和燃点试验”进行闪点性能测试，其中试样注入试样杯后，将试样冷却至室温后再开始试验。
本发明具有如下优点：
由于采用本发明提供的方法，可以确定常温改性道路沥青性能评价方法、技术要求，及适用区域，因此，可以为常温改性道路沥青的生产、验收提供依据，从而确保材料的质量品质。
通过该方法，可以对常温改性道路沥青进行全面的性能评价，同时确定其适用区域，为组织生产和检验产品提供依据，确保了材料的质量品质。
附图说明
图1为本发明的锥入度测试中使用的标准锥的示意图。
具体实施方式
下面，给出一个具体的实施例——热区用常温改性道路石油沥青性能评价的实施例，以更详细的说明本发明。
常温改性沥青的制备
将AH-70(或AH-90)道路石油沥青加热至120～130℃，加入常温改性剂，对于寒区、温区和热区用的常温改性沥青，常温改性剂的掺量分别为17％、15％和13％(内掺)，保持沥青加热温度不变，手动搅拌3min左右，直至常温改性剂与道路石油沥青混合均匀。
1、60℃旋转粘度的测定：
根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)T602准备沥青试样，参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)T0625“沥青旋转粘度试验”试验方法开展试验，转子采用27#转子，测定四个转速下，试样的粘度，粘度与扭矩测试结果见下表1。
表1 常温改性道路沥青粘度与扭矩测试结果
将扭矩与粘度值取对数，采用线性函数y＝kx+b绘制回归曲线，在回归曲线上取50％扭矩对应粘度值作为试样60℃下的旋转粘度。
2、锥入度和锥入度指数的测定：
进行5℃、10℃、15℃、25℃锥入度的测定，其中使用如下试验设备：
1)采用沥青针入度仪配备有替换原标准针的标准锥，并配有带有恒温控制的水槽，控温范围5～80℃，控温精度±0.1℃，其中标准锥由镁或其他适宜材料制造的圆锥体和可拆卸钢尖组成，其中所述标准锥为JT/T740—2009《路面橡胶沥青灌缝胶》5.3锥入度试验中用所用标准锥，其由镁或其他适宜材料制造的圆锥体和可拆卸钢尖组成。标准锥总质量为102.5g±0.05g，锥杆质量为47.5±0.05g。洛氏硬度HRC为54～60，表面粗糙度Ra为0.2μm～0.3μm。
2)平底玻璃皿：容量不小于1L，深度不小于80mm，内设有一不锈钢三脚支架，能使盛样皿稳定；
3)大盛样皿：深度不小于60mm，容积不小于125mL；
锥入度及锥入度指数的测定根据如下步骤进行：
根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)T602准备沥青试样，按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)T0604“沥青针入度试验”进行灌模，灌模后试样在室温下冷却时间不小于2h，将恒温水槽调至试验温度，试样在恒温水槽中的恒温时间不小于2h：
调节针入度仪使之水平，检查连杆和导轨，以确认无水或其他异物，无明显摩擦。将盛有试件的恒温水槽置于针入度仪的平台上，慢慢放下连杆，使标准锥锥尖刚好与试件表面接触，用按钮固定连杆，拉下齿杆与连杆顶端接触，启动自动针入度仪，计时与标准锥落下贯入试件同时开始，至5s时自动停止记下锥入深度。每一个试验温度下平行试验次数为3次，取三次结果的平均值作为该温度下锥入度值。分别在℃、10℃、15℃、25℃四个温度下的测定锥入度值。将5℃、10℃、15℃、25℃下的四个锥入度值取对数，令锥入度对数值为y，温度值为x，将锥入度对数与温度进行y＝a+bx的线性回归，取回归曲线的b值为锥入度指数，同时计算线性回归相关系数R值。5℃、10℃、15℃、25℃下的锥入度值如下表2所示。
表2 常温改性道路沥青四个温度下的锥入度值
| 试验项目 | 单位 | 测试结果 |
| 锥入度(5℃) | 0.1mm | 15 |
| 锥入度(10℃) | 0.1mm | 24 |
| 锥入度(15℃) | 0.1mm | 42 |
| 锥入度(25℃) | 0.1mm | 127 |
3、与粗集料的粘附性测定：
参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)T0654“乳化沥青与粗集料的粘附性试验”试验方法开展试验，试样过0.6mm滤筛过滤；集料烘干冷却至室温后直接于过筛后的试样中浸泡1min，然后将集料颗粒悬挂在室温中放置48h，之后按照“T0654”开展试验。
4、进行闪点的测定：
参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)T0611“沥青闪点和燃点试验”试验方法开展试验，其中根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)T602准备沥青试样，要求试样注入试样杯后，应将试样冷却至室温后再依据T0611的要求开始试验。
上述四项试验的测试结果见下表3。
表3 常温改性道路沥青性能测试结果
5、各气候区域的技术要求
根据寒区、温区和热区常温改性沥青的施工要求和路用要求，对常温改性道路沥青各项性能指标范围进行了规定。具体如下：从施工和易性方面，对60℃旋转粘度进行了规定，如果超过其规定的粘度值，则会影响施工的正常开展；从施工安全性方面，对闪点进行了规定，加工常温改性沥青混合料时，常温改性沥青的加热温度不能其规定值；从常温改性沥青的路用性能优劣方面，对锥入度和锥入度指数进行了规定，以确定其常温下的使用性能和温度敏感性；从沥青混合料的抗水剥落性方面，对常温改性沥青与粗集料的粘附性进行了规定，以确定常温沥青混合料的抗水剥落性能否满足使用需要。上述沥青各项性能的气候区域划分的具体数值参见表4。
表4 常温改性道路沥青各温度区技术要求
通过参照表4，确定测试沥青适用的气候区域。根据测试结果，本实施例中的常温改性道路沥青的各项性能全部满足热区常温改性道路沥青的技术要求，适用于在热区使用。
Claims (10)
1.一种常温改性道路沥青性能的评价方法，所述方法包括分别测定常温改性沥青的60℃旋转粘度、锥入度及锥入度指数、与粗集料的粘附性、闪点，根据测定的结果如下确定常温改性道路沥青的气候区域：
60℃旋转粘度不大于0.2Pa.s、闪点不小于120℃、25℃锥入度在以0.1mm计的100-150的范围内、锥入度指数在-1.5～1.0、与粗集料的粘附性测定裹覆面积不小于2/3的常温改性道路沥青适于寒区；
60℃旋转粘度不大于0.8Pa.s、闪点不小于160℃、25℃锥入度在以0.1mm计的100-150的范围内、锥入度指数在-1.5～1.0、与粗集料的粘附性测定裹覆面积不小于3/4的常温改性道路沥青适于温区；以及
60℃旋转粘度不大于1.0Pa.s、闪点不小于180℃、25℃锥入度在以0.1mm计的100-150的范围内、锥入度指数在-1.5～1.0、与粗集料的粘附性测定裹覆面积不小于3/4的常温改性道路沥青适于热区。
2.根据权利要求1所述的常温改性道路沥青性能的评价方法，其中所述60℃旋转粘度的测定，根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)T0625“沥青旋转粘度试验”进行旋转粘度性能测试，其中将27#转子固定为常温改性沥青旋转粘度检测用转子，测定不同转速下的粘度，并回归粘度和粘度计扭矩之间的关系曲线。
3.根据权利要求2所述的常温改性道路沥青性能的评价方法，其中所述60℃旋转粘度的测定中，将27#转子固定为常温改性沥青旋转粘度检测用转子，取50％扭矩的粘度作为旋转粘度代表值，转速选择扭矩在10％～100％范围内的四个转速，扭矩与粘度数值取对数后，采用线性函数y＝kx+b回归。
4.根据权利要求1所述的常温改性道路沥青性能的评价方法，其中所述锥入度及锥入度指数的测定，根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)T0604“沥青针入度试验”并结合使用标准锥进行锥入度相关性能测试，并计算锥入度和锥入度指数。
5.根据权利要求4所述的常温改性道路沥青性能的评价方法，其中所述锥入度及锥入度指数的测定采用如下设备进行：
a)锥入度试验仪：采用沥青针入度仪，将原仪器的标准针取下换成标准锥，配有带有恒温控制的水槽，控温范围为5至80℃，控温精度为±0.1℃；其中所述标准锥为JT/T740—2009《路面橡胶沥青灌缝胶》5.3锥入度试验中用所用标准锥，其由镁或其他适宜材料制造的圆锥体和可拆卸钢尖组成，所述标准锥总质量为102.5g±0.05g，锥杆质量为47.5±0.05g，洛氏硬度HRC54～60，表面粗糙度Ra0.2μm-0.3μm；
b)平底玻璃皿：容量不小于1L，深度不小于80mm，内设有一不锈钢三脚支架，能使盛样皿稳定；
c)大盛样皿：深度不小于60mm，容积不小于125mL。
6.根据权利要求5所述的常温改性道路沥青性能的评价方法，其中锥入度及锥入度指数的测定根据如下步骤进行：
根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)T0604的要求进行灌模，灌模后试样在室温下冷却时间不小于2h，将恒温水槽调至试验温度，试样在恒温水槽中的恒温时间不小于2h，调节针入度仪使之水平，检查连杆和导轨，以确认无水或其他异物，无明显摩擦，将盛有试件的恒温水槽置于针入度仪的平台上，慢慢放下连杆，使标准锥锥尖刚好与试件表面接触，用按钮固定连杆，拉下齿杆与连杆顶端接触，调节刻度盘指针至零，用手紧压按钮，同时启动秒表，标准锥自由地落下，标准锥贯入时间为5s时，按压按钮，使标准锥连杆固定，拉下齿杆与连杆端接触，记下锥入深度，精度为0.1mm，当采用自动针入度仪时，计时与标准锥落下贯入试件同时开始，至5s时自动停止，平行试验次数为3次。
7.根据权利要求6所述的常温改性道路沥青性能的评价方法，其中分别测定5℃、10℃、15℃、25℃下的锥入度。
8.根据权利要求6所述的常温改性道路沥青性能的评价方法，其中通过如下步骤计算锥入度及锥入度指数：
锥入度：在同一试验温度下，三次平行试验结果的平均值作为锥入度试验结果，其中一个测试值与平均值之差不超过平均值的15％，否则重新进行试验；
锥入度指数：将5℃、10℃、15℃、25℃下的四个锥入度值取对数，令锥入度对数值为y，温度值为x，将锥入度对数与温度进行y＝a+bx的线性回归，取回归曲线的b值为锥入度指数，线性回归相关系数R不得小于0.997，置信度95％，否则重新进行试验。
9.根据权利要求1所述的常温改性道路沥青性能的评价方法，其中所述与粗集料的粘附性，根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)T0654“乳化沥青与粗集料的粘附性试验”进行与粗集料的粘附性测试，其中将常温改性道路沥青试样通过0.6mm滤筛过滤；集料烘干冷却至室温后直接于过筛后的试样中浸泡1min，然后将集料颗粒悬挂在室温中放置48h，之后按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)T0654开展试验。
10.根据权利要求1所述的常温改性道路沥青性能的评价方法，其中所述闪点的测定，根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)T0611“沥青闪点和燃点试验”进行闪点性能测试，其中试样注入试样杯后，将试样冷却至室温后再开始试验。
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