CN107300520A - 单粒径聚氨酯混合料空隙率的确定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了单粒径聚氨酯混合料空隙率的确定方法，包括以下步骤：S01：称取适量干燥洁净的单粒径集料并充分饱水至少12h，然后将所述集料进行表干后倒入装有适量水的量筒中，水量能将所述集料浸没，以量筒中液面的升高值V0作为所述集料的体积，将所述集料取出，烘干，冷却至常温备用；S02：根据结合料与集料质量比，取聚氨酯结合料置于量杯中，以量杯的读数V1记为所述聚氨酯结合料的体积；S03：将S01中备用的集料与S02中的所述聚氨酯结合料拌合制成混合料试件，在室温下固化、养生至少12h以上后脱模，脱模后，测量并计算所述混合料试件的体积为V；S04：计算所述混合料试件中空隙体积为VV＝V‑V0‑V1，空隙率为本发明方法具有简单、无损的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种单粒径聚氨酯混合料空隙率的确定方法，属于混合料空隙测试技术领域。
背景技术
聚氨酯基透水路面是指以聚氨酯胶黏剂作为胶结材料，以单粒径碎石作为集料，以集料的天然色泽作为装饰色，经特定工艺制备和施工，整体结构具有均匀分布的贯通性透水空隙且路表水可以进入其内部横向排出或渗入路基内部的路面。聚氨酯基透水路面具有良好的透水、透气、降温和减噪等功能。实验和工程经验表明，聚氨酯基透水路面上述优良性能主要取决于单粒径聚氨酯混合料中存在的大量孔隙。但是，单粒径聚氨酯混合料的空隙率应该如何计算？或者说，之前传统沥青混合料的实验和计算方法是否能完全用于单粒径聚氨酯混合料的空隙率计算？到目前为止，国内外还没有关于单粒径聚氨酯混合料相关试验规程和计算方法可供参考。
目前，如果遵循《公路工程沥青与沥青混合料试验规程(JTG E20—2011)》中提供的沥青混合料的试验方法来进行单粒径聚氨酯混合料空隙率的确定，则需要确定的主要为两个参数，包括：(1)确定混合料的毛体积相对密度；(2)确定混合料的理论最大相对密度。由于聚氨酯混合料的吸水率大于2％，毛体积相对密度的测定应使用蜡封法。理论最大相对密度的计算是将沥青用量以聚氨酯用量代替，其余按照公式中原有的物理含义代入进行计算。
尽管采用这种方法可以计算聚氨酯混合料的空隙率，但这种方法的缺点却十分明显，具体表现在：(1)蜡封后的试件很难再次利用。除蜡一般采用加热法，这种方法不仅会使蜡进入混合料的内部而难以去除，还会将试件老化进而影响混合料的性能测试结果；(2)规范提供的计算过程考虑到各档集料的作用，而聚氨酯混合料一般只采用单粒径集料，传统混合料计算过程过于繁琐；(3)聚氨酯结合料和沥青结合料是两种完全不同的物质，完全套用传统沥青混合料的方法缺少科学依据，计算的可靠度也有待验证。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种可以简单、无损的确定单粒径聚氨酯混合料空隙率的方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
单粒径聚氨酯混合料空隙率的确定方法，包括以下步骤：
S01：称取适量干燥洁净的单粒径集料并充分饱水至少12h，然后将所述集料进行表干后倒入装有适量水的量筒中，水量能将所述集料浸没，以量筒中液面的升高值V0作为所述集料的体积，将所述集料取出，烘干，冷却至常温备用；
S02：根据结合料与集料质量比，取聚氨酯结合料置于量杯中，以量杯的读数V1记为所述聚氨酯结合料的体积；
S03：将S01中的备用的单粒径集料与S02中的所述聚氨酯结合料混合成型试件，在室温下固化、养生至少12h以上后脱模，脱模后，测量并计算所述混合料试件的体积为V；
S04：计算所述混合料试件中空隙体积为VV＝V-V0-V1，空隙率为空隙体积与混合料试件体积的百分比。
S01中所述单粒径集料为玄武岩集料，粒径为2.36～4.75mm或4.75～9.5mm。
S01中所述集料置于105℃±5℃的烘箱中烘干至恒重。
S03中所述成型方式采用马歇尔击实、旋转压实或轮碾成型。
采用马歇尔击实或旋转压实成型方式时，根据所述混合料试件中部的直径以及高度，计算所述混合料试件的体积。具体测量和计算方法是：(1)用卡尺量测试件中部的直径；(2)用卡尺在十字对称的4个方向测量试件边缘10mm处的高度，以其平均值作为试件的高度，然后按照圆柱体计算公式代入计算试件体积。
采用轮碾成型方式时，根据所述混合料试件的厚度以及模具的长宽值，计算所述混合料试件的体积。具体测量和计算方法是：对板式试件的四条边中间位置，分别采用游标卡尺测试厚度，取它们的均值作为试件的厚度，由于车辙板为标准模具，底面的长宽值已知，按照长方体计算公式代入即可计算得到试件体积。
本发明的工作原理是：
聚氨酯混合料的体积由单粒径集料体积、配置的聚氨酯结合料体积以及空隙体积三部分组成。首先，用排水法测量出单粒径集料的体积。值得注意的是，排水前应将集料充分饱水，然后通过表干法除去集料表面的水，使得排出水的体积恰好为集料的体积。接着，按照结合料和集料的质量比值在量杯中配置结合料，以此读出所添加结合料的体积。同时将之前排水法中使用的集料烘干至恒重并冷却至常温备用。然后，通过马歇尔击实、轮碾或旋转压实等成型方式制成各种尺寸的聚氨酯混合料试件，在室温下养生后脱模，按照不同的成型方式采用相应的方式测量并计算其体积。考虑到在一定湿度、不添加助剂的情况下，结合料体积硬化前后无明显变化。同时由于聚氨酯材料的附着力强，拌合后裹覆在集料表面，形成致密的聚氨酯膜，减少集料对结合料的吸入。因此测试前后结合料体积可以以初始称量体积来替代。从而以各测量体积的差值确定聚氨酯混合料空隙的体积。最后，以试件内空隙的体积与试件总体积的比值作为单粒径聚氨酯混合料的空隙率。
本发明所达到的有益效果：
(1)本发明操作过程简单，能够简单地确定单粒径聚氨酯混合料的空隙率，避免了传统沥青混合料复杂的计算过程；
(2)本发明不会影响单粒径聚氨酯混合料的性能，测试过空隙率的试件能够继续进行其他的性能试验，减少了资源的浪费；
(3)本发明能够较为直观地反映聚氨酯混合料的体积组成情况。
附图说明
图1是本发明流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，单粒径聚氨酯混合料空隙率的确定方法，包括以下步骤：
S01：称取900g干燥洁净的粒径为4.75～9.5mm的玄武岩集料，置于水中饱水12h，如果集料含泥量较高，需用水反复冲洗，洗净后烘干并冷却至常温，然后将所述集料进行表干，可以用洁净柔软的拧干湿毛巾轻轻擦去集料的表面水，擦拭时不得吸走空隙内的水，然后将集料倒入盛有1500ml水的量筒中并轻轻晃动量筒，排出筒中的气泡后量筒示数为1820ml，计算实验前后量筒示数的差值，从而得出单粒径聚氨酯集料的体积V0＝320ml，然后将量筒中的集料取出，放入105℃±5℃的烘箱中烘干至恒重，冷却至常温备用；
S02：按结合料与集料质量比6％计算得到的聚氨酯结合料用量为54g，按照配比在量杯中先后加入聚氨酯结合料的组成成分，进行充分搅拌后读出量杯示数V1＝61.4ml，量杯的示数即为所添加的聚氨酯结合料体积；
S03：采用马歇尔方法击实成型聚氨酯试件，将S01中的备用的集料与S02中的所述聚氨酯结合料成型制成混合料试件，在室温下固化、养生12h后脱模，脱模后，按照《公路工程沥青与沥青混合料试验规程(JTG E20—2011)》量测马歇尔试件的直径和高度。(1)用卡尺量测试件中部的直径为d＝102.0mm；(2)用卡尺在十字对称的4个方向测量试件边缘10mm处的高度，测量值分别为64.0mm、64.2mm、63.8mm和64.0mm，以其平均值h＝64.0mm作为试件的高度。按照圆柱体的公式计算试件体积为V＝522.96ml；
S04：以混合料各体积组成部分的差值计算出混合料孔隙体积VV＝V-V0-V1＝141.56cm3，从而代入公式求得单粒径聚氨酯混合料空隙率VV＝27.07％，混合料的体积组成如表1所示：
表1单粒径聚氨酯混合料的体积组成
| 成分名称 | 原料 | 代号 |
| 集料 | 粒径为4.75～9.5mm的玄武岩 | V0 |
| 聚氨酯结合料 | 聚氨酯A组分和B组分 | V1 |
| 孔隙 | — | VV |
| 混合料总体积 | — | V |
注：孔隙的体积为混合料总体积与集料体积和结合料体积的差值，即VV＝V-V0-V1。
同时，为了辅助验证计算效果的准确性，按照《公路工程沥青与沥青混合料试验规程(JTG E20—2011)》中所提供沥青混合料的试验方法进行了单粒径聚氨酯混合料空隙率的确定。将油石比替换成实施例中聚氨酯与单粒径集料的质量比，值为6％，其余部分代入公式进行计算，涉及到沥青的部分全部以聚氨酯参数代入，最终得出单粒径聚氨酯混合料的空隙率为28.03％，与实施例中的结果误差为3.55％，误差大部分来源于实验操作，在可接受的范围内。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.单粒径聚氨酯混合料空隙率的确定方法，其特征是，包括以下步骤：
S01：称取适量干燥洁净的单粒径集料并充分饱水至少12h，然后将所述集料进行表干后倒入装有适量水的量筒中，水量能将所述集料浸没，以量筒中液面的升高值V0作为所述集料的体积，将所述集料取出，烘干，冷却至常温备用；
S02：根据结合料与集料质量比，取聚氨酯结合料置于量杯中，以量杯的读数V1记为所述聚氨酯结合料的体积；
S03：将S01中备用的单粒径集料与S02中的所述聚氨酯结合料拌合成型试件，在室温下固化、养生至少12h以上后脱模，脱模后，测量并计算所述混合料试件的体积为V；
S04：计算所述混合料试件中空隙体积为VV＝V-V0-V1，空隙率为空隙体积与混合料试件体积的百分比。
2.根据权利要求1所述的单粒径聚氨酯混合料空隙率的确定方法，其特征是，S01中所述单粒径集料为玄武岩集料，粒径为2.36～4.75mm或4.75～9.5mm。
3.根据权利要求1所述的单粒径聚氨酯混合料空隙率的确定方法，其特征是，S01中将所述集料置于105℃±5℃的烘箱中烘干至恒重。
4.根据权利要求1所述的单粒径聚氨酯混合料空隙率的确定方法，其特征是，S03中所述成型方式采用马歇尔击实、旋转压实或轮碾成型。
5.根据权利要求4所述的单粒径聚氨酯混合料空隙率的确定方法，其特征是，采用马歇尔击实或旋转压实成型方式时，根据所述混合料试件中部的直径以及高度，计算所述混合料试件的体积。
6.根据权利要求4所述的单粒径聚氨酯混合料空隙率的确定方法，其特征是，采用轮碾成型方式时，根据所述混合料试件的厚度以及模具的长宽值，计算所述混合料试件的体积。
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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