CN104807751A - 一种机制砂与沥青的粘附性评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于道路工程建设领域，具体涉及一种机制砂与沥青的黏附性评价方法，该方法包括以下步骤：将机制砂与沥青在150℃的拌和锅内进行拌和，利用模板成型试件，试件成型后在室温中放置24h；在试件中心的磨耗区域均匀涂刷食用油，放置15分钟后进行磨耗试验；对磨耗后的试件进行拍照，利用图像处理软件计算磨耗区域沥青膜的剥落面积，沥青膜剥落面积除以试件的磨耗面积即得到机制砂与沥青黏附性的评价指标沥青膜剥落率。该方法操作简单，实用性强，能够准确地计算出沥青膜的剥落率，结果可靠，适合在施工现场推广应用。

Description

一种机制砂与沥青的粘附性评价方法

技术领域

本发明属于道路工程建设领域，具体涉及一种机制砂与沥青的黏附性评价方法，该方法可用于施工现场检测机制砂(细集料)与沥青的黏附性。

背景技术

沥青路面具有表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨、振动小、噪声低、养护维修简便、可再生利用等优点，因此获得越来越广泛的应用。目前，高等级公路沥青路面通常采用机制砂作为细集料，其物理性能优良，对沥青混合料的路用性能具有显著的改善作用，已受到越来越多的重视，机制砂在沥青路面中的大面积应用已成必然趋势。但是，随着机制砂在沥青路面中的广泛应用，出现较多问题，例如由于机制砂与沥青的黏附性问题使得沥青膜早期剥落，降低了沥青路面的使用性能。

《公路沥青路面施工技术规范》虽然对机制砂的物理特性做了规定，但是并未对于沥青的黏附性做出规定，也无相应的试验方法。而机制砂作为沥青路面的细集料，与沥青的黏附性至关重要，对沥青混合料的路用性能起着关键作用。因此，有必要开发一种简单有效的评价机制砂与沥青黏附性的系统。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种机制砂(细集料)与沥青的黏附性评价方法，以解决现有的测定方法存在耗时长、操作复杂和安全性低的问题。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

一种机制砂与沥青的粘附性评价方法，包括以下步骤：将机制砂与沥青在150℃的拌和锅内进行拌和，利用模板成型试件，试件成型后在室温中放置24h；在试件中心的磨耗区域均匀涂刷食用油，放置15分钟后进行磨耗试验；对磨耗后的试件进行拍照，利用图像处理软件计算磨耗区域沥青膜的剥落面积，沥青膜剥落面积除以试件的磨耗面积即得到机制砂与沥青黏附性的评价指标沥青膜剥落率。

优选地，所述机制砂在拌和之前还需在180℃的烘箱中至少烘焙4个小时。

优选地，所述沥青为90号基质沥青，油石比为9％。

优选地，所述机制砂级配为：4.75mm筛孔的通过率为100％；2.36mm筛孔的通过率为80％～95％；1.18mm筛孔的通过率为55％～70％；0.6mm筛孔的通过率为30％～50％；0.3mm筛孔的通过率为8％～30％；0.15mm的筛孔通过率为0％～20％；0.075mm的筛孔通过率为0％～12％。

优选地，所述磨耗区域面积为230平方厘米，其上涂刷的所述食用油质量为小于30g大于0克。

优选地，所述食用油用量为20g。

优选地，所述磨耗区域采用湿轮磨耗仪磨成。

优选地，所述磨耗时间为600s。

优选地，所述图像处理软件为Image-pro Plus图像处理软件。

优选地，所述沥青膜剥落面积计算步骤如下，步骤A：利用照相设备获得磨耗后试件的图像；步骤B：用Photoshop软件在磨耗区域随机截取正方形图像；步骤C：用Image-pro Plus图像处理软件计算沥青膜剥落面积与未剥落面积；沥青膜剥落率等于沥青膜剥落面积除以试件的磨耗面积，试件的磨耗面积为沥青膜剥落面积与沥青膜未剥落面积之和。

本发明的有益效果为：本发明方法利用现有湿轮磨耗仪器对沥青砂浆成型的试件进行磨耗，并利用图像处理软件计算试件磨耗区域沥青膜的剥落面积，从而计算沥青膜的剥落率。该方法操作简单，实用性强，能够准确地计 算出沥青膜的剥落率，结果可靠，适合在施工现场推广应用。

附图说明

图1为湿轮磨耗仪结构示意图；

图2为磨耗后的试件；

图3为Photoshop软件随机截取的磨耗区域；

图4为Image-pro Plus图像处理软件计算的沥青膜剥落面积；

图5为涂刷大豆油质量在0～30g范围内沥青膜剥落率的变化图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

实施例1：一种机制砂与沥青的粘附性评价方法，主要包括以下步骤：

(1)按照表1的级配要求准备机制砂；将准备好的机制砂在180℃的烘箱中至少烘焙4个小时；

表1：机制砂的级配

      

(2)准备90号基质沥青，在150℃的小烘箱中进行加热，其中90号基质沥青油石比为9％；

(3)拌和锅提前加热到150℃；提前准备油毛毡圆片、模板、刮板，将油毛毡圆片平铺在操作台上，再将模板放在平整的油毛毡上居中；

(4)称取总质量1000g的机制砂放入拌和锅，加入质量为85g的90号基质沥青进行拌和，拌和时间90s；

(5)将拌匀的沥青砂浆倒入试模中并迅速刮平，整个操作过程在30s内 完成；取走试模制成饼形试件，该饼形试件直径为280mm、厚为6.5mm；将试件放在室温中冷却24小时，最好将试件放置在平整的位置，以防变形。

(6)用感量为0.1g的电子秤称取质量为10g食用油，用毛刷将食用油均匀的刷在试件的磨耗区域，放置15min，该食用油可以选择大豆油或者菜籽油，磨耗区域为230平方厘米。

表2不同试验条件对沥青膜剥落率的影响结果

      

由于辉绿岩属于中性岩质石料，而石灰岩属于碱性石料，由常识可知石灰岩机制砂与沥青的黏附性较好，沥青剥落率较低。有由表2试验结果可知，在试件表面不刷大豆油、柴油或汽油时(即空白试验)，辉绿岩沥青砂浆试件的沥青膜剥落率为0.4％，仅比石灰岩沥青砂浆试件的沥青膜剥落率大0.1％，难以区分。当试件表面刷柴油或者汽油时，在磨耗作用下机制砂从试件表面脱落，难以测定其沥青膜剥落率。而当实件表面刷大豆油时，石灰机制砂和辉绿岩机制砂脱落率与空白试验时的脱落率相比，明显提高，故采用大豆油作为试验条件。

(7)将试件放入湿轮磨耗仪的试样托盘中，把试样托盘固定在磨耗仪升降平台上，提升升降平台并锁住，此时试件顶起磨耗头。

(8)开动仪器，使刷头转动600s后停止。

(9)降下升降平台，将试件从试样托盘中取出，然后放在通风处风干。

(10)对磨耗后的试件进行拍照，利用图像处理软件计算磨耗区域沥青膜的剥落面积，沥青膜剥落面积除以试件的磨耗面积即得到机制砂与沥青黏附性的评价指标沥青膜剥落率，具体计算步骤，

步骤A：利用照相设备获得磨耗后试件的图像；

步骤B：用Photoshop软件在磨耗区域随机截取多个正方形图像，所述正方向图像由多个沥青膜剥落区域和沥青未膜剥落区域组成，多个沥青膜剥落区域分别定义为第1个、第2个、第3个…第n(n为大于1的整数)个沥青膜剥落区域，为了计算精确，还可以随机截取三到五个正方形图像，然后计算每个正方形图形的沥青膜剥落面积，最后取其平均值作为最终结果；

步骤C；用Image-pro Plus图像处理软件计算沥青膜剥落面积与未剥落面积，沥青膜剥落率可由以下式(X)得到：

       $\mathrm{\ρ}=\frac{\mathrm{\Σ}(A_1+A_2+A_3+A_4+A_5+...\mathrm{An})}{\mathrm{\Σ}(A_1+A_2+A_3{+A}_4+A_5+...+\mathrm{An})+A}\×100\%...\left(X\right)$

上式中，ρ表示沥青膜剥落率；An表示第n个沥青膜剥落面积，∑(A1+A2+A3+A4+A5+…+An)表示第1～n个沥青膜剥落总面积；A表示沥青膜未剥落面积。

实施例2：

一种机制砂与沥青的粘附性评价方法，主要包括以下步骤：

(1)按照表1的级配要求准备机制砂；准备好的机制砂在180℃的烘箱中至少烘焙4个小时；

表1：机制砂的级配

      

(2)准备90号基质沥青，在150℃的小烘箱中进行加热，其中90号基 质沥青油石比为9％；

(3)拌和锅提前加热到150℃；提前准备油毛毡圆片、模板、刮板，将油毛毡圆片平铺在操作台上，再将模板放在平整的油毛毡上居中；

(4)称取总质量1000g的机制砂放入拌和锅，加入质量为85g的90号基质沥青进行拌和，拌和时间90s；

(5)将拌匀的沥青砂浆倒入试模中并迅速刮平，整个操作过程在40s内完成；取走试模制成饼形试件，该饼形试件直径为280mm、厚为6.5mm；将试件放在室温中冷却24小时，最好将试件放置在平整的位置，以防变形。

(6)用感量为0.1g的电子秤称取质量为15g食用油，用毛刷将食用油均匀的刷在试件的磨耗区域，放置15min，该食用油可以选择大豆油或者菜籽油，磨耗区域为230平方厘米。

(7)将试件放入湿轮磨耗仪的试样托盘中，把试样托盘固定在磨耗仪升降平台上，提升升降平台并锁住，此时试件顶起磨耗头。

(8)开动仪器，使刷头转动600s后停止。

(9)降下升降平台，将试件从试样托盘中取出，然后放在通风处风干。

(10)对磨耗后的试件进行拍照，利用图像处理软件计算磨耗区域沥青膜的剥落面积，沥青膜剥落面积除以试件的磨耗面积即得到机制砂与沥青黏附性的评价指标沥青膜剥落率，具体计算步骤，

步骤A：利用照相设备获得磨耗后试件的图像；

步骤B：用Photoshop软件在磨耗区域随机截取多个正方形图像，所述正方向图像由多个沥青膜剥落区域和沥青未膜剥落区域组成，多个沥青膜剥落区域分别定义为第1个、第2个、第3个…第n(n为大于1的整数)个沥青膜剥落区域，为了计算精确，还可以随机截取三到五个正方形图像，然后计算每个正方形图形的沥青膜剥落面积，最后取其平均值作为最终结果；

步骤C；用Image-pro Plus图像处理软件计算沥青膜剥落面积与未剥落面积，沥青膜剥落率可由以下式(X)得到：

       $\mathrm{\ρ}=\frac{\mathrm{\Σ}(A_1+A_2+A_3+A_4+A_5+...\mathrm{An})}{\mathrm{\Σ}(A_1+A_2+A_3{+A}_4+A_5+...+\mathrm{An})+A}\×100\%...\left(X\right)$

上式中，ρ表示沥青膜剥落率；An表示第n(n为大于1的整数)个沥青膜剥落面积，∑(A1+A2+A3+A4+A5+…+An)表示第1～n个沥青膜剥落总面积；A表示沥青膜未剥落面积。

实施例3：一种机制砂与沥青的粘附性评价方法，主要包括以下步骤：

(1)按照表1的级配要求准备机制砂；准备好的机制砂在180℃的烘箱中至少烘焙4个小时；

表1：机制砂的级配

      

(2)准备90号基质沥青，在150℃的小烘箱中进行加热，其中90号基质沥青油石比为9％；

(3)拌和锅提前加热到150℃；提前准备油毛毡圆片、模板、刮板，将油毛毡圆片平铺在操作台上，再将模板放在平整的油毛毡上居中；

(4)称取总质量1000g的机制砂放入拌和锅，加入90g的90号基质沥青进行拌和，拌和时间90s；

(5)将拌匀的沥青砂浆倒入试模中并迅速刮平，整个操作过程在50s内完成；取走试模制成饼形试件，该饼形试件直径为280mm、厚为6.5mm；将试件放在室温中冷却24小时，最好将试件放置在平整的位置，以防变形。

(6)用感量为0.1g的电子秤称取质量为20g食用油，用毛刷将食用油均匀的刷在试件的磨耗区域，放置15min，该食用油可以选择大豆油或者菜籽油，磨耗区域为230平方厘米。

表3大豆油质量不同对沥青膜剥落率的影响结果

      

结合表4和附图5可以看出，当大豆油为20g，沥青膜剥落率出现拐点，且能够区分石灰岩机制砂与辉绿岩机制砂与沥青的黏附性。因此采用20g大豆油作为最佳实验条件。

(7)将试件放入湿轮磨耗仪的试样托盘中，把试样托盘固定在磨耗仪升降平台上，提升升降平台并锁住，此时试件顶起磨耗头。

(8)开动仪器，使刷头转动600s后停止。

(9)降下升降平台，将试件从试样托盘中取出，然后放在通风处风干。

(10)对磨耗后的试件进行拍照，利用图像处理软件计算磨耗区域沥青膜的剥落面积，沥青膜剥落面积除以试件的磨耗面积即得到机制砂与沥青黏附性的评价指标沥青膜剥落率，具体计算步骤，

步骤A：利用照相设备获得磨耗后试件的图像；

步骤B：用Photoshop软件在磨耗区域随机截取多个正方形图像，所述正方向图像由多个沥青膜剥落区域和沥青未膜剥落区域组成，多个沥青膜剥落区域分别定义为第1个、第2个、第3个…第n(n为大于1的整数)个沥青膜剥落区域，为了计算精确，还可以随机截取三到五个正方形图像，然后计算每个正方形图形的沥青膜剥落面积，最后取其平均值作为最终结果；

步骤C；用Image-pro Plus图像处理软件计算沥青膜剥落面积与未剥落面 积，沥青膜剥落率可由以下式(X)得到：

       $\mathrm{\ρ}=\frac{\mathrm{\Σ}(A_1+A_2+A_3+A_4+A_5+...\mathrm{An})}{\mathrm{\Σ}(A_1+A_2+A_3{+A}_4+A_5+...+\mathrm{An})+A}\×100\%...\left(X\right)$

上式中，ρ表示沥青膜剥落率；An表示第n(n为大于1的整数)个沥青膜剥落面积，∑(A1+A2+A3+A4+A5+…+An)表示第1～n个沥青膜剥落总面积；A表示沥青膜未剥落面积。

实施例4：一种机制砂与沥青的粘附性评价方法，主要包括以下步骤：

(1)按照表1的级配要求准备机制砂；准备好的机制砂在180℃的烘箱中至少烘焙4个小时；

表1：机制砂的级配

      

(2)准备90号基质沥青，在150℃的小烘箱中进行加热，其中90号基质沥青油石比为9％；

(3)拌和锅提前加热到150℃；提前准备油毛毡圆片、模板、刮板，将油毛毡圆片平铺在操作台上，再将模板放在平整的油毛毡上居中；

(4)称取总质量1000g的机制砂放入拌和锅，加入质量为95g的90号基质沥青进行拌和，拌和时间90s；

(5)将拌匀的沥青砂浆倒入试模中并迅速刮平，整个操作过程在60s内完成；取走试模制成饼形试件，该饼形试件直径为280mm、厚为6.5mm；将试件放在室温中冷却24小时，最好将试件放置在平整的位置，以防变形。

(6)用感量为0.1g的电子秤称取质量为25g食用油，用毛刷将食用油均匀的刷在试件的磨耗区域，放置15min，该食用油可以选择大豆油或者菜籽油，磨耗区域为230平方厘米。

(7)将试件放入湿轮磨耗仪的试样托盘中，把试样托盘固定在磨耗仪升降平台上，提升升降平台并锁住，此时试件顶起磨耗头。

(8)开动仪器，使刷头转动600s后停止。

(9)降下升降平台，将试件从试样托盘中取出，然后放在通风处风干。

(10)对磨耗后的试件进行拍照，利用图像处理软件计算磨耗区域沥青膜的剥落面积，沥青膜剥落面积除以试件的磨耗面积即得到机制砂与沥青黏附性的评价指标沥青膜剥落率，具体计算步骤，

步骤A：利用照相设备获得磨耗后试件的图像；

步骤B：用Photoshop软件在磨耗区域随机截取多个正方形图像，所述正方向图像由多个沥青膜剥落区域和沥青未膜剥落区域组成，多个沥青膜剥落区域分别定义为第1个、第2个、第3个…第n(n为大于1的整数)个沥青膜剥落区域，为了计算精确，还可以随机截取三到五个正方形图像，然后计算每个正方形图形的沥青膜剥落面积，最后取其平均值作为最终结果；

步骤C；用Image-pro Plus图像处理软件计算沥青膜剥落面积与未剥落面积，沥青膜剥落率可由以下式(X)得到：

       $\mathrm{\ρ}=\frac{\mathrm{\Σ}(A_1+A_2+A_3+A_4+A_5+...\mathrm{An})}{\mathrm{\Σ}(A_1+A_2+A_3{+A}_4+A_5+...+\mathrm{An})+A}\×100\%...\left(X\right)$

上式中，ρ表示沥青膜剥落率；An表示第n(n为大于1的整数)个沥青膜剥落面积，∑(A1+A2+A3+A4+A5+…+An)表示第1～n个沥青膜剥落总面积；A表示沥青膜未剥落面积。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种机制砂与沥青的粘附性评价方法，其特征在于：包括以下步骤：

将机制砂与沥青在150℃的拌和锅内进行拌和，利用模板成型试件，试件成型后在室温中放置24h；

在试件中心的磨耗区域均匀涂刷食用油，放置15分钟后进行磨耗试验；

对磨耗后的试件进行拍照，利用图像处理软件计算磨耗区域沥青膜的剥落面积，沥青膜剥落面积除以试件的磨耗面积即得到机制砂与沥青黏附性的评价指标沥青膜剥落率。

2.根据权利要求1所述的一种机制砂与沥青的粘附性评价方法，其特征在于：机制砂在拌和之前还需在180℃的烘箱中至少烘焙4个小时。

3.根据权利要求1所述的一种机制砂与沥青的粘附性评价方法，其特征在于：所述沥青为90号基质沥青，油石比为9％。

4.根据权利要求1所述的一种机制砂与沥青的粘附性评价方法，其特征在于：所述机制砂级配为：4.75mm筛孔的通过率为100％；2.36mm筛孔的通过率为80％～95％；1.18mm筛孔的通过率为55％～70％；0.6mm筛孔的通过率为30％～50％；0.3mm筛孔的通过率为8％～30％；0.15mm的筛孔通过率为0％～20％；0.075mm的筛孔通过率为0％～12％。

5.根据权利要求1所述的一种机制砂与沥青的粘附性评价方法，其特征在于：所述磨耗区域面积为230平方厘米，其上涂刷的所述食用油质量为小于30g大于0克。

6.根据权利要求5所述的一种机制砂与沥青的粘附性评价方法，其特征在于：所述食用油质量为20g。

7.根据权利要求1所述的一种机制砂与沥青的粘附性评价方法，其特征在于：所述磨耗区域采用湿轮磨耗仪磨成。

8.根据权利要求1所述的一种机制砂与沥青的粘附性评价方法，其特征在于：所述磨耗时间为600s。

9.根据权利要求1所述的一种机制砂与沥青的粘附性评价方法，其特征在于：所述图像处理软件为Image-pro Plus图像处理软件。

10.根据权利要求1所述的一种机制砂与沥青的粘附性评价方法，其特征在于：所述沥青膜剥落面积计算步骤如下：

步骤A：利用照相设备获得磨耗后试件的图像；

步骤B：用Photoshop软件在磨耗区域随机截取正方形图像；

步骤C：用Image-pro Plus图像处理软件计算沥青膜剥落面积与未剥落面积；沥青膜剥落率等于沥青膜剥落面积除以试件的磨耗面积，试件的磨耗面积为沥青膜剥落面积与沥青膜未剥落面积之和。