CN106290052A - 通过质量损失率评价集料‑沥青粘附性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过质量损失率检测集料‑沥青粘附性的方法。包括以下步骤：准备试验用沥青及符合要求的粗集料样品；用固定线将洁净干燥的粗集料系牢，悬挂于自制称重支架顶盘边沿，用电子天平称重；然后将集料加热后浸入预先加热的沥青中；待集料表面的沥青膜固化后，将其重新悬挂于支架上冷却后称重；将支架连同集料一起置于热水中加热一定时间，随后进行加热干燥，冷却后称重；采用质量损失率评价沥青与集料的粘附性。本发明克服了水煮法在表征沥青与粗集料粘附性时评价指标不定量、人为因素影响较大的缺点，通过质量损失率检测沥青与粗集料粘附性可获得精确的数据，可以定量分析沥青与粗集料的粘附性。

Description

通过质量损失率评价集料-沥青粘附性的方法

技术领域

本发明属于道路工程领域，具体涉及一种通过质量损失率评价集料-沥青粘附性的方法。

背景技术

沥青路面由于具有平整度高、低噪抗滑、抗低温开裂、行车舒适等优点，被广泛应用于高等级公路中。然而随着服役年限的增加，沥青路面在温度、雨水、交通荷载等因素的反复作用下出现松散、剥落和坑槽等病害，严重影响了沥青路面的服役性能。

上述病害的产生主要是由于环境和交通荷载等因素的作用降低了集料与沥青间的粘附性能。粘附性是指沥青薄膜在集料表面的附着和抗剥落能力。道路工程中目前主要采用水煮法评价沥青与粗集料间的粘附性能。水煮法是将表面裹附沥青的粗集料颗粒置于微沸水中进行水煮，通过观察粗集料表面沥青薄膜的剥离程度来判定沥青与粗集料的粘附性强弱。但是水煮法存在缺点：水煮时间为3分钟，3分钟不足以使沥青膜产生显著脱落，尤其是对于石灰岩等碱性集料；沸水中不均匀的气泡会影响沥青膜在集料上的粘附；通过观察沥青膜的剥落程度来判定沥青与粗集料的粘附性强弱，评价指标不定量，试验结果的可靠性差。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中评价沥青与粗集料间粘附性时的缺点，提出一种通过质量损失率评价集料-沥青粘附性的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种通过质量损失率评价沥青与粗集料粘附性的方法，包括下列步骤：

1)准备待评价沥青和若干组粗集料样品，将粗集料样品进行烘干和干燥备用；

2)采用称重支架，用固定线将一组粗集料样品悬挂固定在称重支架上，然后置于电子天平上称量质量W₁；

3)将固定线一端从称重支架上解开，连同粗集料样品置于100～110℃烘箱内加热1.5～2h后，然后取出粗集料样品悬挂浸没于预先加热熔化的待评价沥青中100～120s，将粗集料样品从沥青中移出，使其表面富余的待评价沥青自由滴落，得裹覆沥青的粗集料样品；

4)待裹覆沥青的粗集料样品表面的沥青固化后，重新对称悬挂固定于称重支架上，采用电子天平称量质量W₂；

5)待裹覆沥青的粗集料充分冷却后，将称重支架连同裹覆沥青的粗集料样品一起置于热水中进行加热，加热过程中保证水面始终浸没裹覆沥青的粗集料样品，随后将称重支架连同裹覆沥青的粗集料样品一起置于烘箱中烘干除水，冷却后采用电子天平称量质量W₃；

6)根据步骤2)、4)、5)分别测得的W₁、W₂、W₃，计算每组粗集料样品的质量损失率P_i和平均质量损失率，对待评价沥青进行定量对比评价，其中质量损失率P_i的计算方法为P_i＝(W₂－W₃)/(W₂－W₁)。

上述方案中，所述称重支架包括底座、支架和固定盘，底座和固定盘呈圆盘状，支架固定于底座和固定盘的中心处；其中固定盘沿周向以固定盘圆心为中心对称开设4～6个固定孔，所述固定线通过固定孔对称固定在称重支架上。

上述方案中，步骤1)中所述粗集料样品含有4～6个尺寸相当的粗集料颗粒，所述粗集料颗粒的粒径为13.2～19mm。

上述方案中，所述粗集料颗粒悬挂对称固定在称重支架上。

上述方案中，步骤1)中含有5～8组粗集料样品。

上述方案中，步骤6)中所述平均质量损失率P＝(P₁+P₂+P₃+P₄+P₅)/N；其中N为粗集料样品的组数。

上述方案中，步骤5)中所述热水温度为70～80℃，加热时间为9～15min。

上述方案中，步骤5)中所述烘干温度为50～60℃。

上述方案中，步骤1)中所述烘干温度为100～110℃。

上述方案中，步骤1)中所述待评价沥青为基质或改性沥青。

本发明的有益效果为：

1)本发明通过设计称重支架，采用悬挂称重的方式，实现了不同状态下粗集料样品与天平的分离称重，避免了粗集料裹覆的沥青未完全固化时易与天平粘附造成质量损失的问题，保证称量精度。

2)本发明采用热水对裹覆沥青的粗集料进行加热，控制热水温度低于微沸水或沸水温度，避免微沸水或沸水中产生的气泡吸附于裹覆沥青的粗集料表面以及气泡破裂时对沥青质量造成的损失，进一步保证评价精度。

3)本发明克服了水煮法在表征沥青与粗集料粘附性时评价指标不定量、人为因素影响较大的缺点；涉及的方法简单、可获得精确的数据，适用于定量对比评价沥青与粗集料的粘附性。

附图说明

图1为固定有粗集料颗粒的称重支架的结构示意图。

图2为本发明实施例2对沥青进行定量评价结果。

图3为本发明实施例3对沥青进行定量评价结果。

其中，1为底座，2为支架，3为固定盘，4为固定孔，5为棉线，6为粗集料颗粒。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合具体实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

以下实施例中，采用的粗集料颗粒为玄武岩集料，粒径为13.2～19mm。

以下实施例中，采用的检测沥青与粗集料粘附性方法的具体步骤如下：

1)准备待评价沥青和5组粗集料样品，其中每组粗集料样品含有4个尺寸相当的粗集料颗粒，将集料颗粒置于100～110℃烘箱内充分烘干，并置于干燥器中备用；

2)采用自制称重支架(结构示意图见图1)，所述称重支架包括底座1、支架2和固定盘3，底座1和固定盘3呈圆盘状，支架2固定于底座1和固定盘3的中心处(固定面的圆心)；其中固定盘3沿周向对称开设4个固定孔4，用棉线5(固定线)通过固定孔4将每组干燥后粗集料颗粒逐粒系牢，悬挂固定于称重支架固定盘的边沿，然后置于精度为万分之一的电子天平上进行称重，测量质量W₁；

3)将棉线一端从称重支架上解下，连同粗集料颗粒置于105℃烘箱内加热1.5h后，悬挂浸没于预先加热熔化的沥青中100s，然后轻轻从沥青中移出，使粗集料颗粒表面富余的沥青自由滴落，得裹覆沥青的粗集料样品；

4)待所得裹覆沥青的粗集料样品表面的沥青固化后，重新对称悬挂固定于称重支架上，测量质量W₂；

5)待裹附沥青的粗集料样品充分冷却后，将称重支架连同裹覆沥青的粗集料样品一起置于盛装热水的容器中，所述容器置于电炉上，保持容器中热水的温度为80℃，并保证热水水面始终浸没裹覆沥青的粗集料样品，随后将称重支架连同裹覆沥青的粗集料样品一起取出并置于50℃的烘箱中烘干除水，冷却后称量质量W₃；

6)根据步骤2)、4)、5)分别测得的W₁、W₂、W₃，计算每组粗集料样品的质量损失率和平均质量损失率，对待评价沥青进行定量评价；其中每组粗集料样品的质量损失率P_i的计算方法为P_i＝(W₂－W₃)/(W₂－W₁)；平均质量损失率为P＝(P₁+P₂+P₃+P₄+P₅)/5。

以下实施例中，采用的R-1、R-2再生剂均由美国科来福公司提供。

实施例1

一种通过质量损失率评价集料-沥青粘附性的方法，采用的粗集料样品为玄武岩集料，待评价沥青为SK90基质沥青，在热水中加热时间为10min；计算得5组平行测试得到的质量损失率P_i均在16％±2之间，误差控制在2％以内，其评价精度远远高于水煮法的分级定性评价标准，能够用于定量表征集料与沥青之间的粘附性。

表1 SK90沥青与玄武岩集料的粘附性评价

实施例2

一种通过质量损失率评价集料-沥青(改性再生沥青)粘附性的方法，用于评价高速沥青路面上面层沥青与粗集料之间的粘附性，具体步骤如下：

对在高速沥青路面取回来的上面层芯样进行沥青抽提，回收上面层中的老化SK90基质沥青。将所得老化SK90基质沥青分成9份，其中一份为对照组(不添加沥青再生剂)，选取4份分别加入3wt％、5wt％、7wt％和9wt％(占老化SK90基质沥青质量)的美国科来福R-1沥青再生剂，剩余4份分别加入3wt％、5wt％、7wt％和9wt％(占老化SK90基质沥青质量)的美国科来福R-2再生剂，分别得改性再生沥青；采用本发明所述方法评价上述老化沥青再生前后与玄武岩粗集料颗粒(上面层芯样沥青抽提后所得玄武岩集料，粒径为13.2～19mm)的粘附性，热水中加热时间为15min。

本实施例计算所得结果如图2所示，可以看出从高速公路上面层回收的沥青(老化SK90基质沥青)与玄武岩集料的粘附性很差，说明上面层沥青材料老化非常严重，沥青变脆、变硬，容易从集料表面脱落，造成坑槽等病害，影响路用性能。在分别加3wt％、5wt％、7wt％和9wt％的再生剂R-1、R-2后，沥青粘附性得到了显著的提高，表现为平均质量损失率的持续减小。并且质量损失率随着再生剂掺量的增加而减小。因再生剂种类的不同，再生效果也有所差异，在相同掺量下，采用R-1所得再生沥青与玄武岩的粘附率比采用R-2所得再生沥青略高。

实施例3

对在高速沥青路面取回来的中面层芯样进行沥青抽提，回收中面层中的老化沥青。将所得老化沥青分成9份，其中一份为对照组(不添加沥青再生剂)，选取4份分别加入3wt％、5wt％、7wt％和9wt％(占老化SK90基质沥青)的美国科来福R-1沥青再生剂，剩余4份分别加入3wt％、5wt％、7wt％和9wt％(占老化SK90基质沥青质量)的美国科来福R-2再生剂；采用本发明所述方法评价上述老化沥青再生前后与玄武岩(中面层芯样沥青抽提后所得玄武岩集料，粒径为13.2～19mm)的粘附性，热水中加热时间为15min。

本实施例计算所得结果如图3所示，可以看出中面层平均质量损失率高于低于上面层质量损失率，表现出更好的粘附性。这是因为上面层常年暴露在外界环境中，受紫外线和氧气的影响，老化程度严重，导致粘附性变差。通过分别加入R-1和R-2两种不同的再生剂，所得再生沥青与玄武岩粗集料颗粒的粘附性均有改善，其掺量变化规律和上面层相同。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种通过质量损失率检测集料-沥青粘附性的方法，其特征在于，包括下列步骤：

1)准备待评价沥青和若干组粗集料样品，将粗集料样品进行烘干备用；

2)采用称重支架，用固定线将一组粗集料样品悬挂固定在称重支架上，然后置于电子天平上称量质量W₁；

3)将固定线一端从称重支架上解开，连同粗集料样品置于100～110℃烘箱内烘干，然后取出粗集料样品悬挂浸没于预先加热熔化的待评价沥青中100～120s，将粗集料样品从沥青中移出，使其表面富余的待评价沥青自由滴落，得裹覆沥青的粗集料样品；

4)待裹覆沥青的粗集料样品表面的沥青固化后，重新将其对称悬挂固定于称重支架上，称量质量W₂；

5)待裹覆沥青的粗集料样品充分冷却后，将称重支架连同裹覆沥青的粗集料样品一起置于热水中进行加热，加热过程中保证水面始终浸没裹覆沥青的粗集料样品，随后将称重支架连同裹覆沥青的粗集料样品一起置于烘箱中烘干除水，冷却后称量质量W₃；

6)根据步骤2)、4)、5)分别测得的W₁、W₂、W₃，计算每组粗集料样品的质量损失率P_i和平均质量损失率，对待评价沥青进行定量对比评价，其中质量损失率P_i的计算方法为P_i＝(W₂－W₃)/(W₂－W₁)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述称重支架包括底座、支架和固定盘，底座和固定盘呈圆盘状，支架固定于底座和固定盘的中心处；其中固定盘沿周向以固定盘圆心为中心对称开设4～6个固定孔，所述固定线通过固定孔对称固定在称重支架上。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中所述每组粗集料样品中含有4～6个粗集料颗粒，所述粗集料颗粒的粒径为13.2～19mm。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述粗集料颗粒悬挂对称固定在称重支架上。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中含有5～8组粗集料样品。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤5)中所述热水温度为70～80℃，加热时间为9～15min。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤5)中所述烘干温度为50～60℃。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中所述烘干温度为100～110℃。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中所述待评价沥青为基质或改性再生沥青。