CN109100258A - 一种沥青与集料黏附性的定量检测方法 - Google Patents

一种沥青与集料黏附性的定量检测方法 Download PDF

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刘晗
孔德羽
张小飞
骆明金
陆秀英
王振杰
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Abstract

本发明涉及一种沥青与集料黏附性的定量检测方法，包括：A、选取粒径为13.2~19mm的规则集料5个，洗净烘干称取质量，后浸入预先加热的沥青（160℃烘箱保温2.5h），快速搅拌使石料表面沥青裹覆均匀；B、将裹覆沥青的石料取出，冷却至室温后称取质量，放入洁净玻璃瓶中，称取总质量；C、玻璃瓶中加满水后密封，放入90℃恒温水浴箱中加热1h后取出；D、将瓶中混合液体倒出，烘干后称取水浴后石料与石料的总质量；E、根据水浴前后质量变化，计算出的石料表面沥青质量损失率判断黏附性等级。此方法条件明确操作简单，通过定量方法检测沥青与集料间的黏附性，避免人为主观因素影响。

Description

一种沥青与集料黏附性的定量检测方法
技术领域
本发明涉及道路建筑材料性能检测技术领域，涉及一种沥青与集料黏附性的定量检测方法。
背景技术
沥青作为沥青混合料的黏结剂将各种骨料黏结在一起，使混合料成为一个完整的受力体。在降雨或者路表积水时，沥青路面受到水的长时间浸泡，水会通过沥青路面材料间的缝隙进入路面结构层内，从而降低沥青路面材料间的黏结力，导致沥青从黏附的材料表面剥落；在动水压力的循环作用下，水对路面反复冲刷，从而导致沥青膜从材料表面剥落，最后在长期交通荷载作用下形成坑槽等病害，对路面结构整体性、行车安全性、舒适性造成不利的影响。因此，在沥青路面的材料选择和设计中，沥青与集料的黏附性能是一个重要的指标，这一性能直接影响沥青混合料的水稳定性与耐久性。
目前，国内外关于沥青与矿料黏附性试验方法较多。《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTG E20-2011(T0616-1993)中沥青与粗集料的黏附性试验可分为水煮法和水浸法，其中“对最大粒径大于13.2mm的集料应采用水煮法，对最大粒径小于或者等于13.2mm的集料应用水浸法进行试验。当同一种料源集料最大粒径既有大于又有小于13.2mm的集料时，取大于13.2mm水煮法试验为标准，对细粒式沥青混合料应以水浸法试验为标准”。
水煮法试验速度快，颗粒较大，沥青剥落明显，易于观察，且大部分原集料都存在最大粒径大于13.2mm的集料，因此测试沥青与集料的黏附性大都采用水煮法，但是由于水煮法试验条件模糊，不确定，不严格，给试验结果带来了很大的差异性；水煮法进行酸性集料与沥青之间的黏附性能检测，其黏附性等级的确定是由经验丰富的试验人员目测判断得出，受人为观察的因素影响较大，无法定量检测。因此，研究一种沥青与集料黏附性的定量检测方法具有重大意义,更加科学实用。
发明内容
为了解决以上问题，本发明提供一种沥青与集料黏附性的定量检测方法，此方法条件明确操作简单，通过定量方法检测沥青与集料间的黏附性，避免人为主观因素影响，为达此目的，本发明提供一种沥青与集料黏附性的定量检测方法，包括以下步骤：
A.选取粒径13.2～19mm形状接近立方体的规则集料5个，用水洗净后放入105±5℃的烘箱中1h，取后出称取石料质量m1，沥青放入160℃烘箱中保温2.5h至流动状态，将洗净烘干后石料浸入沥青中快速搅拌，使石料表面沥青裹覆均匀；
B.将裹覆沥青的石料取出，冷却至室温，称取质量m2，将石料放入干燥洁净玻璃瓶中，称取石料与玻璃瓶总质量m3；
C.在玻璃瓶中加满水，旋紧瓶盖使其密封，将其放入90±1℃恒温水浴箱中静置1h，后取出；
D.倒出瓶中混合液体，烘干后称取水浴后石料与玻璃瓶的总质量m4；
E.根据水浴前后质量变化，计算出的石料表面沥青质量损失率γ，判断黏附性等级。
作为本发明进一步改进，步骤E中沥青质量损失率γ的具体计算公式为：
式中：γ—石料表面沥青质量损失率；
m1—石料烘干后称取的质量；
m2—裹覆沥青并冷却的石料质量；
m3—放入恒温水浴前玻璃瓶与石料的总质量；
m4—烘干并冷却后玻璃瓶与石料的总质量。
作为本发明进一步改进，步骤C中恒温水浴为盛有裹附沥青的集料的玻璃瓶放入90±1℃的恒温水浴中静置1h，水面应高过瓶内石料的高度。
作为本发明进一步改进，步骤E中判断方法为采用石料表面沥青的质量损失率定量表示沥青与集料之间的黏附性。
作为本发明进一步改进，步骤E中判断标准是通过大量试验数据对黏附性等级与质量损失率进行非线性回归分析得出的拟合公式。
本发明是一种沥青与集料黏附性的定量检测方法，与现有技术相比，具有以下优势：
(1)改良沥青与石料表面结合方法，通过将沥青与石料和充分搅拌，让石料表面充分裹覆沥青；
(2)相比于《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTG E20-2011(T0616-1993)中的水煮法，明确了微沸水的温度，避免试验条件的模糊性，同时水浴加热避免受热不均对试验结果的影响；
(3)本发明避免了人为观测评定黏附性等级，采用石料表面沥青质量损失率来量化试验结果，从而可以定量评价沥青与集料的黏附性等级；
(4)试验装置简单易于获得，操作过程简便，易实现，计算公式通俗易懂计算方便，适于推广。
附图说明
图1为本发明基质沥青试验后沥青质量损失率与黏附性等级的非线性拟合图像。
图2为本发明改性沥青试验后沥青质量损失率与黏附性等级的非线性拟合图像。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
本发明提供一种沥青与集料黏附性的定量检测方法，此方法条件明确操作简单，通过定量方法检测沥青与集料间的黏附性，避免人为主观因素影响。
本发明的沥青与集料黏附性的定量检测方法，包括如下步骤：
A.选取粒径13.2～19mm形状接近立方体的规则集料5个，用水洗净后放入105±5℃的烘箱中1h，取后出称取石料质量m1，沥青放入160℃烘箱中保温2.5h至流动状态，将洗净烘干后石料浸入沥青中快速搅拌，使石料表面沥青裹覆均匀；
B.将裹覆沥青的石料取出，冷却至室温，称取质量m2，将石料放入干燥洁净玻璃瓶中，称取石料与玻璃瓶总质量m3；
C.在玻璃瓶中加满水，旋紧瓶盖使其密封，将其放入90±1℃恒温水浴箱中静置1h，后取出；
D.倒出瓶中混合液体，烘干后称取水浴后石料与玻璃瓶的总质量m4；
E.根据水浴前后质量变化，计算出的石料表面沥青质量损失率γ，判断黏附性等级。
所述沥青质量损失率γ的具体计算公式为：
式中：γ—石料表面沥青质量损失率；
m1—石料烘干后称取的质量；
m2—裹覆沥青并冷却的石料质量；
m3—放入恒温水浴前玻璃瓶与石料的总质量；
m4—烘干并冷却后玻璃瓶与石料的总质量；
所述恒温水浴为将盛有裹附沥青的集料的玻璃瓶放入90±1℃的恒温水浴中静置1h，水面应高过瓶内石料的高度。
所述判断方法为采用石料表面沥青的质量损失率定量表示沥青与集料之间的黏附性。
本发明为使沥青的质量损失率与黏附性等级有实际的数据关联，能更好得通过质量损失率直接判定黏附性等级。选用道路施工中常用的石料，沥青选用基质沥青与改性沥青。同条件下各制作7种试样，分别进行0h、5h、24h、48h、96h、144h、192h老化，采用防爆鼓风干燥箱(≤300℃)进行热老化，将沥青放置烘箱中，鼓风机打开，温度保持在163±0.5℃，每隔12h搅动一次，到设定老化时间后，取出试样按照ABCD的顺序进行试验，用水煮法的评定标准判断黏附等级的同时测定沥青质量损失率。
表1分别给出了基质沥青与改性沥青进行不同程度老化后与石料黏附性相关指标的测试结果，主要测试了沥青在水煮前后质量损失率和黏附等级。
表1基质沥青和改性沥青老化后黏附性能测试结果
为了分析黏附等级与质量损失率两种评价指标的相关性，对黏附性等级与质量损失率进行了非线性回归分析，附图1和附图2分别绘出了两者的相关性拟合曲线图。
根据附图1和附图2，黏附性等级和质量损失率随时间变化拟合公式为：
基质沥青：
改性沥青：
根据拟合公式(2)和(3)可反推出黏附等级所对应的质量损失率范围，计算结果见表2所示。根据表2黏附性能指标的对应关系，试验中可只测定质量百分率便可评定沥青与集料的黏附等级。
表2沥青与集料黏附性能指标对应值
实施例1：将SBS改性沥青加热至流动状态，取玄武岩集料中粒径为13.2～19mm形状接近立方体的规则集料5个，用水洗净后放入105℃的烘箱中1h，烘干后称取石料总质量13.656g；将烘干后的石料放入加热后沥青中充分搅拌，取出在室温中自然晾干至恒重，称量晾干后的石料质量18.809g，将石料放入洁净玻璃瓶中，称取玻璃瓶与石料的总质量544.963g；玻璃瓶中加满水后密封，放入90℃恒温水浴箱中加热1h后取出，倒出瓶中混合液体，室温中自然晾干至恒重称量总质量为544.526g，计算出石料表面沥青的质量损失率γ，其计算公式如下：
由于7.2％<γ＝8.492％<16.5％，根据表2可知集料的黏附性等级为4.7。
实施例2：将基质沥青加热至流动状态，取石灰岩集料中粒径为13.2～19mm形状接近立方体的规则集料5个，用水洗净后放入105℃的烘箱中1h，烘干后称取石料总质量11.836g；将烘干后的石料放入加热后沥青中充分搅拌，取出在室温中自然晾干至恒重，称量晾干后的石料质量17.763g，将石料放入洁净玻璃瓶中，称取玻璃瓶与石料的总质量569.763g；玻璃瓶中加满水后密封，放入90℃恒温水浴箱中加热1h后取出，倒出瓶中混合液体，室温中自然晾干至恒重称量总质量为569.688g，计算出石料表面沥青的质量损失率γ，其计算公式如下：
由于γ＝1.265％≤1.7％，根据表2可知集料的黏附性等级为5。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。

Claims (5)

1.一种沥青与集料黏附性的定量检测方法，其特征在于；包括以下步骤：
A.选取粒径13.2～19mm形状接近立方体的规则集料5个，用水洗净后放入105±5℃的烘箱中1h，取后出称取石料质量m1，沥青放入160℃烘箱中保温2.5h至流动状态，将洗净烘干后石料浸入沥青中快速搅拌，使石料表面沥青裹覆均匀；
B.将裹覆沥青的石料取出，冷却至室温，称取质量m2，将石料放入干燥洁净玻璃瓶中，称取石料与玻璃瓶总质量m3；
C.在玻璃瓶中加满水，旋紧瓶盖使其密封，将其放入90±1℃恒温水浴箱中静置1h，后取出；
D.倒出瓶中混合液体，烘干后称取水浴后石料与玻璃瓶的总质量m4；
E.根据水浴前后质量变化，计算出的石料表面沥青质量损失率γ，判断黏附性等级。
2.根据权利要求1所述的一种沥青与集料黏附性的定量检测方法，其特征在于：步骤E中沥青质量损失率γ的具体计算公式为：
式中：γ—石料表面沥青质量损失率；
m1—石料烘干后称取的质量；
m2—裹覆沥青并冷却的石料质量；
m3—放入恒温水浴前玻璃瓶与石料的总质量；
m4—烘干并冷却后玻璃瓶与石料的总质量。
3.根据权利要求1所述的一种沥青与集料黏附性的定量检测方法，其特征在于：步骤C中恒温水浴为盛有裹附沥青的集料的玻璃瓶放入90±1℃的恒温水浴中静置1h，水面应高过瓶内石料的高度。
4.根据权利要求1所述的一种沥青与集料黏附性的定量检测方法，其特征在于：步骤E中判断方法为采用石料表面沥青的质量损失率定量表示沥青与集料之间的黏附性。
5.根据权利要求1所述的一种沥青与集料黏附性的定量检测方法，其特征在于：步骤E中判断标准是通过大量试验数据对黏附性等级与质量损失率进行非线性回归分析得出的拟合公式。
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