CN106950151A - 一种lsm低温改性沥青混合料理论最大相对密度的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了本发明涉及一种LSM低温改性沥青混合料理论最大相对密度的检测方法，属于道路工程测试技术领域。本发明所提供的方法是将马歇尔试件击实后，带模放置三天，待有机溶剂充分发挥后脱模，并按现行规程规定方法检测马歇尔物理和力学性能指标，待试件破型后，用其破碎后的材料检测最大理论相对密度，测得的最大理论密度结果更接近于混合料的实际密实状态。本发明方法适用于LSM低温改性沥青混合料，采用真空法测定沥青混合料理论最大相对密度，供配合比设计、路况调查或路面施工质量管理计算空隙率、压实度等使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种LSM低温改性沥青混合料理论最大相对密度的检测方法，属于道路工程测试技术领域。
背景技术
现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中的真空法测定理论最大相对密度的要求不适用于改性沥青，对聚合物改性沥青，由于沥青结合料黏度较大，即使分散到6mm以下的颗粒，内部难免有较多的小气泡，对测定结果有影响，所以规范中规定不采用此方法测定理论最大相对密度。同时在进行马歇尔稳定度检测的过程中通常均采用脱模养护的方式进行。
LSM也是改性沥青，其特点是常温下即可拌合，黏度较聚合物类改性沥青黏度低，软化点在27℃以上。因为LSM改性沥青中掺加的改性剂成分中有部分橡胶汀，因此整体沥青混凝土凉的慢，沥青胶结料需要发育周期，对未凉透的沥青混凝土用真空法测定理论最大相对密度，沥青胶结材料容易被抽走，造成沥青最大理论密度检测结果偏大，空隙率不满足现行规范要求。
发明内容
为解决现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中规定的真空法不适用于LSM改性沥青，计算的最大理论密度结果偏大，空隙率不满足现行规范要求的问题，本发明提供了一种LSM低温改性沥青混合料理论最大相对密度的检测方法，采用的技术方案如下：
本发明的目的在于提供一种LSM低温改性沥青混合料理论最大相对密度的检测方法，该方法包括如下步骤：
步骤一：以LSM低温改性沥青混合料为原料成型马歇尔试件；
步骤二：将步骤一获得的成型马歇尔试件带模放置进行养护，待到达龄期后进行脱模，获得待检测马歇尔试件；
步骤三：按现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中规定的方法检测步骤二获得的待检测马歇尔试件的马歇尔物理和力学性能指标，测定后获得破型的马歇尔试件；
步骤四：取步骤三获得的破型的马歇尔试件，干燥至恒重，将干燥获得的沥青混合料团块进行分散，细集料团块分散到小于6.4mm的混合料颗粒，粗集料不破碎；
步骤五：按照现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中规定的方法步骤测定步骤四获得的混合料颗粒的最大理论相对密度。
优选地，步骤一所述的成型马歇尔试件是采用击实100次成型马歇尔试件的。
优选地，步骤二所述的带模养护时间为三天。
优选地，步骤二所述的养护是在常温下进行的；所述常温的温度为15℃-25℃。
优选地，步骤二所述的放置是带模横向放置。
优选地，步骤四所述的干燥是用电风扇或吹风机吹干。
优选地，所述的方法，包括如下步骤：
步骤一：以LSM低温改性沥青混合料为原料，击实100次成型马歇尔试件；
步骤二：将步骤一获得的成型马歇尔试件常温带模横向放置进行养护三天，到达龄期后进行脱模，获得待检测马歇尔试件；
步骤三：按现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中规定的方法检测步骤二获得的待检测马歇尔试件的马歇尔物理和力学性能指标，测定后获得破型的马歇尔试件；
步骤四：取步骤三获得的破型的马歇尔试件，用电风扇或吹风机吹干至恒重，将干燥获得的沥青混合料团块进行分散，细集料团块分散到小于6.4mm的混合料颗粒，粗集料不破碎；
步骤五：按照现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中规定的方法步骤测定步骤四获得的混合料颗粒的最大理论相对密度。
本发明的试验方法是理论最大相对密度测定方法，是将马歇尔试件击实后，带模放置三天(通过强度增长规律试验，研究了溶剂挥发速度，研究发现三天时间溶剂能够发挥出90％以上有效成份)，待龄期到达后脱模，并按现行规程规定方法检测马歇尔物理和力学性能指标。待试件破型后，用其破碎后的材料检测最大理论相对密度，测得的最大理论密度结果更接近实际值。具体地是将成型完的试件不脱模横向放置室温下养护三天，到龄期后脱模测定物理和力学性能指标；取测定马歇尔试验破型后的试件，用电风扇、吹风机或置50℃烘箱中至恒重时取出，将沥青混合料团块仔细分散，粗集料不破碎，细集料团块分散到小于6.4mm的混合料颗粒。分散试样时可用铲子搅动分散，在温度较低时应用手掰开，不得用锤打碎，防止集料破碎；然后按照现行规程《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE20-2011)中规定的方法步骤测定最大理论相对密度。
本方法适用于LSM低温改性沥青混合料，采用真空法测定沥青混合料理论最大相对密度，供配合比设计、路况调查或路面施工质量管理计算空隙率、压实度等使用。
本方法不适用于吸水率大于3％的多孔性集料的沥青混合料。
现行《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-204)中规定改性沥青用计算法算出最大理论相对密度。LSM也属于改性沥青的一种。因LSM改性沥青中含有氧化物，随时间的增加LSM改性沥青的性能有所增长，所以计算法算出的最大理论相对密度不适用于LSM改性沥青。
本发明有益效果：
1、本发明将通过利用成型马歇尔试件，带模室温下养护三天，马歇尔破型后，进行理论最大密度的测定。本发明方法通过采用带膜放置，而非现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中规定的脱模放置，本发明通过对围压状态的强度增长规律研究，发现脱模比带模养护效果好，其中采用3天的龄期效果最好，克服了现有技术中脱模养护的偏见。
2、常规方法为拌和后待冷却至室温，进行检测，导致结果偏大，空隙率不满足现行规范要求。本发明提供了一种LSM低温改性沥青混合料理论最大相对密度检测方法，能够克服上述不足，利用本发明方法测得的最大理论密度结果能够较合理的评价LSM沥青混合料的物理性能，取得了物理指标本发明方法适用于真空法测定LSM改性沥青的理论最大相对密度。
3、本发明方法适用于LSM低温改性沥青混合料，采用真空法测定沥青混合料理论最大相对密度，供配合比设计、路况调查或路面施工质量管理计算空隙率、压实度等使用。
4、实验证明本发明测得的LSM低温改性沥青混合料的理论最大相对密度更接近混合料的密实状态。
附图说明
图1为LSM沥青混合料强度增长实验结果。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不受实施例的限制。
实施例1：
仪器设备要求满足现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)(T0711-2011)中要求相同。
本实施例提供了一种LSM低温改性沥青混合料理论最大相对密度检测方法，该方法是将马歇尔试件击实后，带模放置三天(通过强度增长规律试验，研究了溶剂挥发速度，研究发现三天时间溶剂能够发挥出90％以上有效成份)，待有机溶剂充分发挥后脱模，并按现行规程规定方法检测马歇尔物理和力学性能指标。待试件破型后，用其破碎后的材料检测最大理论相对密度，测得的最大理论密度结果更接近密实状态。具体步骤为：
步骤一：以LSM低温改性沥青混合料为原料，击实100次获得成型马歇尔试件；
步骤二：将成型马歇尔试件带模(不脱模)横向放置室温(15℃-25℃)下养护三天，到达龄期后进行脱模，获得待检测马歇尔试件；
步骤三：按现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中规定的方法检测待检测马歇尔试件的马歇尔物理和力学性能指标，测定后获得破型的马歇尔试件；
步骤四：取步骤三获得的破型的马歇尔试件，用电风扇或吹风机将试件吹干至恒重时取出，将沥青混合料团块仔细分散，粗集料不破碎，细集料团块分散到小于6.4mm的混合料颗粒。分散试样时可用铲子搅动分散，在温度较低时应用手掰开，不得用锤打碎，防止集料破碎；
步骤五：按照现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中规定的方法步骤测定步骤四或的混合料颗粒的最大理论相对密度。
利用上述方法进行实际检测，具体如下：
1、准备工作
1.1、按以下几种方法获取沥青混合料试样，试样数量不少于表1的规定数量。
表1沥青混合料试样数量
1.2通过强度增长规律试验，研究溶剂挥发速度，LSM沥青混合料强度增长试验结果如表2和图1所示。
表2 LSM沥青混合料强度增长
由表2和图1可知，3天稳定度强度为8.34kN，与第1天的稳定度相比，稳定度值增长了51％,7天稳定度值与第1天相比，增长了37％,通过数据分析，虽然继续增长，但增长的比较缓慢，所以龄期采用3天时间来作为标准养护时间。
将马歇尔试件成型后，分别进行试件不脱模横向放置室温(15℃-25℃)下养护3天以及按照现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中规定的不脱模的方法进行养护3天，到龄期后脱模测定物理和力学性能指标，检测结果如表3所示。
表3马歇尔试件在不同围压状态下强度指标对比表
由表3可知，LSM低温沥青混合料不同龄期下带模养护的稳定度值高于脱模养护的稳定度值，对于同一龄期强度及最终强度，试件带模养护比脱膜养护要高，混合料强度增长速率快，最终强度比脱模养护的大。在带模养护1-3天内，改性剂挥发的比较快，强度增长迅速，3天～28天时强度增长缓慢，所以采用3天龄期增长时间来检测路用性能的各项指标。
综上，采用将马歇尔试件成型后，将试件不脱模横向放置室温(15℃-25℃)下养护3天的方式进行处理。
拌制LSM低温改性沥青混合料，拌和参数见表2，分别拌制满足表1数量的两个平行试验，成型马歇尔试件，试件不脱模横向放置室温(15℃-25℃)下养护3天，到龄期后脱模测定物理和力学性能指标。
表4 LSM低温改性沥青混合料试验拌和与击实温度
1.3负压容器标定方法
1.3.1采用A类容器时，将容器全部浸入25℃±0.5℃的恒温水槽中，负压容器完全淹没，恒温10min±1min后，称取容器的水中质量m1。
1.3.2B、C类负压容器：
(1)大端口的负压容器，需要有大于负压容器端口的玻璃板。将负压容器和玻璃板放进水槽中，注意轻轻摇动负压容使容器内气泡排除。恒温10min±1min，取出负压容器和玻璃板，向负压容器内加满25℃±0.5℃水至液面稍微溢出，用玻璃板先盖住负压容器口1/3，然后慢慢沿容器端口水平方向移动盖住整个端口，注意查看有没有气泡，擦除负压容器四周的水，称取盛满水的负压容器质量为mb。
(2)小口的负压容器，需要采用中间带垂直孔的塞子，其下部为凹槽，以便于空气从孔中排除。将负压容器和塞子放进水槽中，注意轻轻摇动负压容器，使容器内气泡排除。恒温10min±1min，在水中将瓶塞塞进瓶口，使多余的水由瓶塞上的孔中挤出。取出负压容器，将负压容器用干净软布将瓶塞顶部擦拭一次，在迅速擦除负压容器外面的水分，最后称其质量mb。
1.3.3将负压容器干燥、编号，称取其干燥质量。
1.3.4取破型后的试件，用电风扇、吹风机或置50℃烘箱中至恒重时取出，将沥青混合料团块仔细分散，粗集料不破碎，细集料团块分散到小于6.4mm的混合料颗粒。分散试样时可用铲子搅动分散，在温度较低时应用手掰开，不得用锤打碎，防止集料破碎。
2、试验步骤
2.1将沥青混合料试样装入干燥的负压容器中，称容器及沥青混合料总质量，得到试样的净质量ma。试样质量应不小于上述规定的最小数量。
2.2在负压容器中注入25℃±0.5℃的水，将混合料全部浸没，并较混合料顶面高出约2cm。
2.3将负压容器放到试验仪上，与真空泵、压力表等连接，开动真空泵，使负压容器负压在2min内达到3.7kPa±0.3kPa(27.5mm±2.5mmHg)时，开始计时，同时开动振动装置和抽真空，持续15min±2min。为使气泡容易除去，试验前可在水中加0.01％浓度的表面活性剂(如每100mL水中加0.01g洗涤灵)。
2.4当抽真空结束后，关闭真空装置和振动装置，打开调压阀慢慢卸压，卸压速度不得大于8kPa/s(通过真空表读数控制)，使负压容器内压力逐渐恢复。
2.5当负压容器采用A类容器时，将盛试样的容器浸入保温至25℃±0.5℃的恒温水槽中，恒温10min±1min后，称取负压容器与沥青混合料的水中质量(m2)。
2.6当负压容器采用B、C类容器时，将装有的沥青混合料试样的容器浸入保温至25℃±0.5℃的恒温水槽中，恒温10min±1min后，注意容器中不得有气泡，擦净容器外的水分，称取容器、水和沥青混合料试样的总质量(mc)。
3、计算
3.1采用A类容器时，沥青混合料的理论最大相对密度按下式计算。
式中：γt—沥青混合料理论最大相对密度；
ma干燥沥青混合料试样的空中质量(g)；
m1负压容器在25℃水中的质量(g)；
m2负压容器与沥青混合料在25℃水中的质量(g)。
3.2采用B、C类容器作为负压容器时，沥青混合料的理论最大相对密度按下式计算。
式中：γt—装满25℃水的负压容器质量(g)；
mc—25℃时试样、水与负压容器的总质量(g)。
4、沥青混合料25℃时的理论最大密度按下式计算。
ρt＝γt×ρw
式中ρt—沥青混合料的理论最大密度(g/cm3)；
ρw—25℃时水的密度，0.9971g/cm3。
5、修正试验
5.1需要进行修正试验的情况
5.1.1对现场钻取芯样或切割后的试件，粗集料有破碎情况，破碎面没有裹覆沥青。
5.1.2沥青与集料拌合不均匀，部分集料没有完全裹覆沥青。
6、修正试验方法
6.1完成恒温10min后，将负压容器静置一段时间使混合料沉淀后，使容器慢慢倾斜，使容器内水通过0.075mm筛滤掉。
6.2将残留部分水的沥青混合料细心倒入一个平底盘中，然后用适当水涮容器和0.075mm筛网，并将其也倒入平底盘中，重复几次直到无残留混合料。
6.3静置一段时间后，稍微提高平底盘一端，使试样中部分水倒出平底盘，并用吸耳球慢慢吸去水。
6.4将试样在平底盘中尽量摊开，用吹风机或电风扇吹干，并不断翻拌试样。每15min称量一次，当两次质量相差小于0.05％时，认为达到表干状态，称取质量为表干质量，用表干质量代替ma重新计算。
7、报告
同一试样至少平行试验两次，计算平均值作为试验结果，取3位小数。采用修正试验时需要在报告中注明。
7.1允许误差
重复性试验的允许误差为0.011g/cm3，再现性试验的允许误差为0.019g/cm3。
实施例2
分别按照按照实施例1中的方法(即本发明的方法)、现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中规定方法计算法和实测法测定理论最大相对密度，得到如下结果，结果如表5所示。
表5计算法与实测法测定空隙率结果
由表5可知,通过比对以上两个试验的数据可以得出：直接利用现行规程计算的结果比实测值偏大，导致需要计算的最终技术指标值空隙率不符合规范要求。本发明方法测定的结果能够反应出LSM混合料密度的状态，所以说现行规程中的计算法不适用于LSM沥青混合料。
虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
Claims (7)
1.一种LSM低温改性沥青混合料理论最大相对密度的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：以LSM低温改性沥青混合料为原料成型马歇尔试件；
步骤二：将步骤一获得的成型马歇尔试件带模放置进行养护，到达龄期后进行脱模，获得待检测马歇尔试件；
步骤三：按现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中规定的方法检测步骤二获得的待检测马歇尔试件的马歇尔物理和力学性能指标，测定后获得破型的马歇尔试件；
步骤四：取步骤三获得的破型的马歇尔试件，干燥至恒重，将干燥获得的沥青混合料团块进行分散，细集料团块分散到小于6.4mm的混合料颗粒，粗集料不破碎；
步骤五：按照现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中规定的方法步骤测定步骤四获得的混合料颗粒的最大理论相对密度。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤一所述的成型马歇尔试件是采用击实100次成型马歇尔试件的。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤二所述的养护的时间为三天。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤二所述的养护是在常温下进行的；所述常温的温度为15℃-25℃。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤二所述的放置是带模横向放置。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤四所述的干燥是用电风扇或吹风机吹干。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：以LSM低温改性沥青混合料为原料，击实100次成型马歇尔试件；
步骤二：将步骤一获得的成型马歇尔试件常温带模横向放置进行养护三天，到达龄期后进行脱模，获得待检测马歇尔试件；
步骤三：按现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中规定的方法检测步骤二获得的待检测马歇尔试件的马歇尔物理和力学性能指标，测定后获得破型的马歇尔试件；
步骤四：取步骤三获得的破型的马歇尔试件，用电风扇或吹风机吹干至恒重，将干燥获得的沥青混合料团块进行分散，细集料团块分散到小于6.4mm的混合料颗粒，粗集料不破碎；
步骤五：按照现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中规定的方法步骤测定步骤四获得的混合料颗粒的最大理论相对密度。
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