CN110044815A - 一种测定胶结料粘附/粘聚强度的试验装置及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测定胶结料粘附/粘聚强度的试验装置及试验方法，包括拉脱法附着力试验仪、拉拔头及石板，拉脱法附着力试验仪与拉拔头的一端连接，拉拔头的另一端通过待测胶结料与石板粘结；拉拔头与石板的连接端面有凹槽，待测胶结料设置在凹槽内；待测胶结料为沥青混合料中的沥青、胶浆或砂浆中的一种；本发明通过将待测胶结料设置在带有凹槽的拉拔头上，通过待测胶结料与石板粘接；通过对沥青试件、胶浆试件或砂浆试件的拉拔测试，进而得到了沥青混合料中的沥青、胶浆或砂浆的粘附/粘聚强度，实现了对沥青混合料的粘附/粘聚性能进行全面评价；本装置结构简单，操作方便；试验方法步骤简单，试验结果重复性好。

Description

一种测定胶结料粘附/粘聚强度的试验装置及试验方法

技术领域

本发明涉及沥青混合料性能评价技术领域，特别涉及一种测定胶结料粘附/粘聚强度的试验装置及方法。

背景技术

沥青路面在行车荷载和环境作用下出现水损害，主要表现为剥落、飞散、坑槽等病害，从根本上可分为沥青混合料的粘附破坏和粘聚破坏；因此，沥青混合料的粘附/粘聚性能决定着沥青路面的水稳定性能。粘附性能指沥青混合料中集料与胶结料之间抗剥落的能力，粘聚性能指胶结料自身抗松散开裂的能力。沥青混合料由沥青、矿粉、细集料、粗集料组成；沥青混合料中的沥青除了一部分以纯沥青的形式吸附、粘附在粗集料表面；剩余的沥青则作为基体，矿粉分散在基体中形成胶浆，矿粉和细集料分散在基体中形成砂浆。根据沥青、胶浆、砂浆组成成分的不同，将沥青混合料内的胶结料分为沥青、胶浆和砂浆多个尺度，相应地，沥青混合料内则同时存在沥青、胶浆和砂浆的多尺度粘附/粘聚强度。

目前，国内外在评价沥青混合料粘附/粘聚性能的研究中，都是假定为集料-沥青的粘附破坏，通过评价集料-沥青的粘附性能对沥青混合料的水稳定性能进行评价。《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011 T0616-1993)中公开了采用水煮法和水浸法评价集料-沥青的粘附性，通过观察集料表面沥青的剥落情况对集料-沥青的粘附性做出评价；然而，该试验方法只能定性评价集料-沥青的粘附性，且具有较大的主观性。光电比色法和表面自由能法可对集料-沥青的粘附性做出定量评价。中国专利一种改进型沥青混合料粘附性测试仪及其方法(专利号：CN201410313230)中公开了经水煮后测得前后的沥青混合料质量差，评价沥青混合料的粘附性。上述试验方法虽然可以评价集料-沥青的粘附性，但无法评价沥青本身的粘聚性能，且无法得到用于设计的力学参数。同时，由于沥青混合料具有不均匀性和随机性，沥青混合料是由纯沥青、胶浆和砂浆三个尺度的胶结料将粗集料粘结成一个整体，混合料中有集料-沥青、集料-胶浆、集料-砂浆的多尺度粘附方式，也有沥青、胶浆及砂浆的多尺度粘聚方式。而目前在沥青混合料粘附/粘聚性能的评价中未全面考虑沥青混合料中胶结料中的沥青、胶浆及砂浆等胶结料的多尺度粘附/粘聚性能，且缺少相应的试验方法。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种测定胶结料粘附/粘聚强度的试验装置及试验方法，实现了全面评价沥青混合料中的胶结料的粘附/粘聚性能。

为达到实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种测定胶结料粘附/粘聚强度的试验装置，其特征在于，包括拉脱法附着力试验仪、拉拔头及石板，拉脱法附着力试验仪与拉拔头的一端连接，拉拔头的另一端通过待测胶结料与石板粘结；拉拔头与石板的连接端面有凹槽，待测胶结料设置在凹槽内；待测胶结料为沥青混合料中的沥青、胶浆或砂浆中的一种。

进一步的，凹槽边壁上均匀设置有多个溢流口；溢流口的一侧与凹槽连通，另一侧与外界连通。

进一步的，凹槽的表面设置有拉毛，凹槽的深度为0.2-2mm。

进一步的，石板的岩性与沥青混合料中的集料的岩性一致。

本发明还提供了一种测定胶结料粘附/粘聚强度的试验方法，包括以下步骤：

步骤1、试件制备

将拉拔头和干燥的石板进行保温，保温温度与待沥青混合料的生产温度相同，然后将待测胶结料放置在拉拔头的凹槽内；然后将带有待测胶结料的拉拔头按压在石板上，直至拉拔头的凹槽端面与石板表面接触，冷却后得到胶结料厚度均匀的胶结料试件；

步骤2、拉拔试验

将冷却后的胶结料试件进行保温处理，然后将拉拔头安装在拉脱法附着力试验仪上，对拉拔头施加垂直向上的荷载，直至胶结料试件出现破坏，记录拉拔试验过程中的最大荷载F；

当胶结料试件的破坏面出现在待测胶结料与石板之间，且石板上粘附的待测胶结料的面积为原始待测胶结料面积的50％以下，则最大荷载F为待测胶结料的粘附强度，否则为待测胶结料的粘聚强度；当胶结料试件的破坏面出现在拉拔头和待测胶结料之间，则试验无效。

进一步的，步骤1中的待测胶结料为沥青，胶结料试件为沥青试件时；沥青试件的制备过程包括以下步骤：

步骤1、将拉拔头和干燥的石板进行保温，保温温度与沥青混合料生产温度相同；

步骤2、取适量流动状态的沥青置于拉拔头的凹槽内，静置10-15s后，将带有沥青的拉拔头垂直按压在石板上，直至拉拔头的凹槽端面与石板表面接触；冷却，刮除从溢流口溢出的沥青，得到厚度均匀的沥青试件。

进一步的，步骤2中待测胶结料为胶浆，胶结料试件为胶浆试件时；胶浆试件的制备过程包括以下步骤：

步骤1、将拉拔头和干燥的石板进行保温，保温温度与沥青混合料生产温度相同；

步骤2、在石板上制备模拟沥青膜，得到覆盖有沥青膜的石板；

步骤3、取适量的胶浆置于拉拔头的凹槽内，静置10-15s后；将带有胶浆的拉拔头垂直按压在覆盖有沥青膜的石板上，直至拉拔头的凹槽端面与石板紧密接触；冷却，刮除从溢流口溢出的胶浆，得到厚度均匀的胶浆试件。

进一步的，步骤2中模拟沥青膜的厚度为6μm～14μm。

进一步的，步骤2中在石板上制备模拟沥青膜时，包括以下步骤：

步骤1，将预设质量的流动状态的沥青置于硅胶模具上，冷却后从硅胶模具上完全分离，得到制备沥青膜的沥青试样；

步骤2，将沥青试样放置在石板表面，并均匀摊铺在石板表面；

步骤3，对摊铺有沥青试样的石板加热，使沥青试样与石板充分结合且厚度均匀，得到覆盖有模拟沥青膜的石板。

进一步的，步骤2中待测胶结料为砂浆，胶结料试件为砂浆试件时；砂浆试件的制备过程包括以下步骤：

步骤1、将拉拔头和干燥的石板进行保温，保温温度与沥青混合料生产温度相同；

步骤2、在石板上制备模拟沥青膜，得到覆盖有沥青膜的石板；

步骤3、取适量的砂浆置于拉拔头的凹槽内，静置10-15s后；将带有砂浆的拉拔头垂直按压在覆盖有沥青膜的石板上，直至拉拔头的凹槽端面与石板紧密接触；冷却，刮除从溢流口溢出的砂浆，得到厚度均匀的砂浆试件。

与现有技术比，本发明的有益效果有：

本发明一种测定胶结料粘附/粘聚强度的试验装置，通过将待测胶结料设置在带有凹槽的拉拔头上，通过待测胶结料与石板粘接；通过拉脱法附着力试验仪对拉拔头的拉拔，实现对沥青混合料中胶结料的粘附/粘聚性能的评价，本装置结构简单，操作方便。

进一步的，凹槽边壁上设置有溢流口，拉拔头内的胶结料可通过溢流口流出拉拔头外，凹槽又能保证目标厚度的胶结料试件，从而得到厚度均匀的胶结料试件。

进一步的，通过在拉拔头上设置凹槽，凹槽厚度为0.2-2mm，不同的凹槽深度反应了沥青、胶浆或砂浆多尺度胶结料在沥青混合料内的分布特性。

进一步的，采用与沥青混合料粗集料岩性相同的石板，客观真实反应了沥青混合料中的沥青、胶浆或砂浆的粘附/粘聚强度。

本发明提供了一种测定胶结料粘附/粘聚强度的试验方法，通过对沥青试件、胶浆试件和砂浆试件的拉拔测试，进而得到了沥青混合料中的沥青、胶浆和砂浆的粘附/粘聚强度，实现了对沥青混合料的粘附/粘聚性能的全面评价；本发明不仅对沥青混合料粘附/粘聚性能的评价实现了量化，而且可为沥青混合料材料设计提供力学参数；本试验方法步骤简单，试验结果重复性好。

附图说明

图1为本发明所述的测定胶结料粘附/粘聚强度的测试装置结构示意图；

图2为本发明所述的测试装置中的拉拔头的凹槽结构示意图；

图3为本发明所述的测试装置中的用于测定沥青粘附/粘聚强度的拉拔头结构示意图；

图4为本发明所述的测试装置中的用于测定胶浆粘附/粘聚强度的拉拔头结构示意图；

图5为本发明所述的测试装置中的用于测定砂浆粘附/粘聚强度的拉拔头结构示意图。

其中，1主机，2连接管，3套筒，4拉拔头，5石板，6待测胶结料，41凹槽，42溢流口。

具体实施方式

下面结合本发明实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。

参考附图1-5所示，本发明一种测定胶结料粘附/粘聚强度的试验装置，包括拉脱法附着力试验仪、拉拔头4及石板5；拉脱法附着力试验仪与拉拔头4的一端连接，拉拔头4的另一端通过待测胶结料6与石板5粘结；拉脱法附着力试验仪包括主机1、连接管2及套筒3，主机1与连接管2的一端连接，连接管2的另一端与套筒3的一端连接，套管3的另一端与拉拔头4的一端连接，拉拔头4的另一端通过待测胶结料6与石板5粘接。

石板5选用与沥青混合料中集料的岩性相一致的原石，采用切割机对原石切割加工得到；石板5的尺寸特征为长×宽×高＝(5-15)cm×(5-15)cm×(2-3)cm。

本发明中采用与沥青混合料中集料的岩性一致的原石制备石板5过程，具体包括以下步骤：

步骤1，按照预设尺寸采用切割机对原石进行切割，得到石板毛培。

步骤2，采用砂纸打磨石板毛培表面，消除石板毛培表面的锯痕。

步骤3，采用超声波清洗仪对石板表面进行超声清洗，消除石板表面的石粉；超声清洗时水温为50-60℃，清洗时长为25-35min。

步骤4，将清洗后的石板放入105±5℃的烘箱中干燥不少于2h，直至石板质量不再改变，得到干燥的石板。

本发明中待测胶结料6为沥青、胶浆或砂浆中的一种。

沥青采用流动状态的沥青，流动状态的沥青采用将沥青置于150-160℃的烘箱中加热至流动状态。

胶浆包括沥青和矿粉，矿粉采用粒径小于0.075mm的矿粉；为使胶浆的组成与沥青混合料内的胶浆的组成一致，胶浆采用矿粉和沥青按质量比为F_b:1的比例混合得到，其中，F_b为沥青混合料中的粉胶比，沥青混合料中的粉胶比F_b的计算公式(1)如下：

式中，P_0.075为沥青混合料级配中0.075mm矿粉的通过率，％；

P_be为沥青混合料中有效沥青含量，％。

为使胶浆中的矿粉均匀分散在沥青中，本发明采用高速剪切仪制备胶浆，将矿粉在高速剪切仪的定子和转子中通过，经过转子的高速剪切作用，使得矿粉均匀分散在沥青中；本发明中制备胶浆，具体包括以下步骤：

步骤1、融化分装。将沥青加热至150-160℃，待沥青融化后分装在容器中。

步骤2、手动预搅拌。将分装好的沥青放在电炉上，保持沥青在150℃～160℃温度条件下，向融化的沥青中逐渐分次加入矿粉，边加边搅拌，不得一次性加入矿粉。

步骤3、高速剪切仪搅拌。将电炉和加有矿粉的沥青置于高速剪切仪下，将高速剪切仪的转子浸入在加有矿粉的沥青中，启动高速剪切仪搅拌；搅拌时间为30-40min，搅拌时加有矿粉的沥青温度保持150-160℃不变，搅拌完成后，得到与沥青混合料中组成相一致的胶浆。

砂浆包括细集料、矿粉和沥青，细集料采用最大粒径为1.18mm的细集料；为使砂浆的配比与沥青混合料中的砂浆配比保持一致，需要确定砂浆的级配和沥青用量。砂浆的级配根据沥青混合料级配确定；砂浆中的沥青用量则根据比表面积法确定，使得砂浆中集料所裹覆的沥青膜厚度与沥青混合料相同，得到砂浆的油石比。

本发明中制备砂浆时，具体包括以下步骤：

步骤1、将沥青加热到150℃～160℃，待沥青融化后分装在容器中。

步骤2、将细集料和矿粉按照沥青混合料的级配比例混合后，放入180-190℃的烘箱中，保温2-3h。

步骤3、将加热好的细集料和矿粉置于拌锅中，然后根据计算得到的砂浆油石比加入预设质量的沥青，搅拌均匀，得到砂浆；其中，拌锅温度为170-180℃。

拉拔头4与石板5的连接端面设置有凹槽41，凹槽41用于放置待测胶结料6；凹槽41的边壁厚度为0.8-1mm，凹槽41的直径为18-18.4mm，凹槽41的深度为0.2-2mm；凹槽41的表面设置拉毛，用于增加待测胶结料6与拉拔头4之间粘结性；凹槽41的边壁上均匀设置有四个溢流口42，溢流口42用于凹槽41内多余待测胶结料6溢出，同时保证了拉拔头4与石板5之间的待测胶结料6厚度的均匀；溢流口42设置为楔形口，溢流口42的内边缘尺寸为0.5-0.6mm，溢流口42的外边缘尺寸为0.4-0.5mm。

本发明还提供了一种测定胶结料粘附/粘聚强度的试验方法，包括以下步骤：

步骤1、石板制备。

步骤1)，按照预设尺寸采用切割机对原石进行切割，得到石板毛培。

步骤2)，采用砂纸打磨石板毛培表面，消除石板毛培表面的锯痕。

步骤3)，采用超声波清洗仪对石板表面进行超声清洗，消除石板表面的石粉；超声清洗时水温为50-60℃，清洗时长为25-35min。

步骤4，将清洗后的石板放入105±5℃的烘箱中干燥不少于2h，直至石板质量不再改变，得到干燥的石板。

步骤2、试件制备。

待测胶结料为沥青、胶浆或砂浆中的一种；因此，试件包括沥青试件、胶浆试件及砂浆试件；沥青试件用于测定沥青的粘附/粘聚强度，胶浆试件用于测定胶浆的粘附/粘聚强度，砂浆试件用于测定砂浆的粘附/粘聚强度；通过分别对沥青、胶浆及砂浆试件测试即可实现对沥青混合料的粘附/粘聚性能的全面评价。

其中，沥青试件制备过程具体包括以下步骤：

首先，将拉拔头4和干燥的石板5进行保温，保温温度与沥青混合料生产温度相同；具体的，将拉拔头4和干燥的石板5置于烘箱中进行保温，烘箱温度为175-185℃，保温时间为0.5-1h。

然后，将沥青置于烘箱中加热至流动状态，烘箱温度为150℃～160℃的烘箱；取适量的流动状态的沥青置于拉拔头4的凹槽41内，沥青试件中凹槽41的深度为0.2mm；静置10-15s后，迅速将带有沥青的拉拔头4垂直按压在石板5上，直至拉拔头4的凹槽41端面与石板5表面接触，凹槽41内多余的沥青从溢流口42中溢出；按压结束后拉拔头4、沥青及石板5形成沥青试件；按压过程中保持拉拔头4与石板5的相对位置不变，确保拉拔头4不发生扭动和前后移动。

最后，将沥青试件冷却至室温，沥青试件冷却后采用加热的刮刀将拉拔头4范围外将溢出的多余沥青刮除；刮刀刮除溢出的沥青时，确保不扰动拉拔头4范围内的沥青；同时凹槽41边缘保证了目标厚度的沥青，从而得到厚度均匀的沥青试件。

由于沥青混合料中胶浆与集料的粘附界面存在一层沥青膜，沥青混合料的沥青膜厚度在6μm～14μm范围内。为了更好地评价沥青混合料的粘附/粘聚性能，测试胶浆粘附/粘聚强度时，需要考虑沥青膜的影响；因此本发明设计了一层模拟沥青膜，模拟沥青膜的厚度为6μm～14μm，模拟沥青膜包覆在石板5的表面，胶浆设置在模拟沥青膜上。

胶浆试件制备过程具体包括以下步骤：

首先，将拉拔头4和干燥的石板5进行保温，保温温度与沥青混合料生产温度相同；具体的，将拉拔头4和干燥5的石板置于烘箱中进行保温，烘箱温度为175-185℃，保温时间为0.5-1h。

然后，将沥青置于烘箱中加热至流动状态，烘箱温度为150℃～160℃的烘箱；

接着，将质量为m的流动状态的沥青置于硅胶模具上，冷却后从硅胶模具上完全分离，得到用于制备沥青膜的沥青试样；硅胶模具采用沥青动态剪切流变试验中用于制备小质量沥青试样的模具，硅胶模具为中间带凹槽的硅胶圆盘。

流动状态的沥青采用高精度称称取，流动状态的沥青质量m大小按公式(2)计算得到：

m＝S×h×ρ_b (2)

式中，S为石板的上表面积；

h为沥青膜厚度；

ρ_b为沥青的密度。

接着，将用于制备沥青膜的沥青试样在石板5表面，并采用加热的刮刀将沥青试样均匀摊铺在石板5表面；然后，将摊铺有沥青试样的石板5放入180℃的烘箱中，使沥青试样与石板5充分结合，并利用沥青的自流动特性使得厚沥青膜的厚度更加均匀，从而得到覆盖有模拟沥青膜的石板。

接着，取适量的胶浆置于拉拔头4的凹槽41内，胶浆试件中凹槽41的深度为0.8mm；静置10-15s后，迅速将带有胶浆的拉拔头4垂直按压在覆盖有模拟沥青膜的石板5上，直至拉拔头4的凹槽端部与石板5的表面接触，凹槽41内多余的胶浆通过溢流口42中溢出；按压结束后拉拔头4、胶浆及带有模拟沥青膜的石板5形成胶浆试件；按压过程中保持拉拔头4与石板5的相对位置不变，确保拉拔头4不发生扭动和前后移动。

最后，将胶浆试件冷却至室温，胶浆试件冷却后采用加热的刮刀，将拉拔头4范围外将溢出的胶浆刮除；刮刀刮除溢出的胶浆时，确保不扰动拉拔头范围内的胶浆；同时凹槽41边缘能够保证目标厚度的胶浆，从而得到厚度均匀的胶浆试件。

砂浆试件的制备方法与胶浆的制备方法类似，由于沥青混合料中砂浆与集料的粘附界面存在一层沥青膜，沥青混合料的沥青膜厚度在6μm～14μm范围内。为了更好地评价沥青混合料的粘附/粘聚性能，测试胶浆粘附/粘聚强度时，需要考虑沥青膜的影响；因此本发明设计了一层模拟沥青膜，模拟沥青膜的厚度为6μm～14μm，模拟沥青膜包覆在石板5的表面，砂浆设置在模拟沥青膜上。

砂浆试件制备过程具体包括以下步骤：

首先，将拉拔头4和干燥的石板5进行保温，保温温度与沥青混合料生产温度相同；具体的，将拉拔头4和干燥5的石板置于烘箱中保温，烘箱温度为175～185℃，保温时间为0.5～1h。

然后，在石板5上制备模拟沥青膜，得到覆盖有模拟沥青膜的石板5。

接着，取适量的砂浆置于拉拔头4的凹槽41内，砂浆试件中凹槽41的深度为2mm；静置10-15s后，迅速将带有砂浆的拉拔头4垂直按压在覆盖有模拟沥青膜的石板5上，直至拉拔头4的凹槽端部与石板5的表面接触，凹槽41内多余的砂浆通过溢流口42中溢出；按压结束后拉拔头4、砂浆及带有模拟沥青膜的石板5形成砂浆试件；按压过程中保持拉拔头4与石板5的相对位置不变，确保拉拔头4不发生扭动和前后移动。

最后，将砂浆试件冷却至室温，砂浆试件冷却后采用加热的刮刀，将拉拔头4范围外将溢出的砂浆刮除；刮刀刮除溢出的砂浆时，确保不扰动拉拔头范围内的砂浆；同时保证凹槽41边缘能够保证目标厚度的砂浆，从而得到厚度均匀的砂浆试件。

步骤3、拉拔测试。

首先，将沥青试件、胶浆试件或砂浆试件分别置于测试温度的烘箱内，试验前至少保温4h。

然后，将拉脱法附着力试验仪的套筒3套在拉拔头4上，以最佳加载速率0.7MP/s的加载速率施加垂直向上的荷载，直到沥青试件、胶浆试件或砂浆试件出现破坏，记录得到加载过程中的最大荷载F。

若沥青试件、胶浆试件或砂浆试件的破坏面出现在沥青、胶浆或砂浆与石板之间，且石板上粘附的沥青、胶浆或砂浆面积在50％以下，则测得的最大荷载F为沥青、胶浆或砂浆的粘附强度，否则为沥青、胶浆或砂浆的粘聚强度。

若沥青试件、胶浆试件或砂浆试件破坏面出现在拉拔头4和沥青、胶浆或砂浆之间，则为无效数据，重新补做试验。取3个有效数据的平均值作为最终试验结果。

本发明所提出一种胶结料粘附/粘聚强度试验方法通过对沥青试件、胶浆试件或砂浆试件的拉拔测试，进而得到了沥青混合料中的沥青、胶浆或砂浆的粘附/粘聚强度，实现了对沥青混合料的粘附/粘聚性能进行全面评价，将上述得到的粘附/粘聚强度用于沥青混合料设计中，采用针对性措施能有效提高沥青混合料的水稳定性能。

实施例1

本发明一种测定胶结料粘附/粘聚强度的试验方法，包括以下步骤：

步骤1，制备石板。

首先，采用切割机对原石进行切割，得到石板毛培，石板毛培的尺寸特征为长×宽×高＝5cm×5cm×2cm。

然后，采用砂纸石板毛培表面进行打磨，消除石板毛培表面的锯痕。

接着，采用超声波清洗仪对石板表面进行超声清洗，消除石板表面的石粉；超声清洗时水温为50-60℃，清洗时长为25-35min。

最后，将清洗后的石板放入105±5℃的烘箱中干燥4h，直至石板质量不再改变，得到干燥的石板。

步骤2，准备沥青。

将基质沥青置于烘箱中加热至流动状态，烘箱温度为150℃。

步骤3，制备胶浆。

本实施例中，选定的沥青混合料级配为：集料粒径为13.2～16mm、9.5～13.2mm、4.75～9.5mm、2.36～4.75mm、1.18～2.36mm、0.6～1.18mm、0.3～0.6mm、0.15～0.3mm、0.075～0.15mm、0～0.075mm的质量比为4.7％：33.7％：38.3％：7％：3.1％：2.5％：1.9％：1.4％：2％：5.4％，最佳油石比为4.8％。

胶浆由基质沥青和粒径小于0.075mm的矿粉混合而成，为了使胶浆的组成与沥青混合料内胶浆的组成相一致，胶浆内矿粉和基质沥青的比例根据混合料的粉胶比确定，沥青混合料的粉胶比F_b由公式(1)计算得到为1.336，则胶浆中矿粉和基质沥青的比例为57.2％:42.8％。

称取57.2g矿粉放入180℃烘箱中保温0.5h，称取42.8g基质沥青放入搪瓷杯中。将搪瓷杯放在电炉上，保持沥青在150℃，逐渐加入矿粉，边加边搅拌，不得一次性加入矿粉。将电炉和基质沥青置于高速剪切仪下，将转子浸入基质沥青中，打开开关开始搅拌，搅拌时间为30min，搅拌时温度保持不变，完成后即得到与混合料组成相一致的胶浆。

步骤4，制备砂浆。

选定的沥青混合料级配与步骤3中选定的沥青混合料的级配相同，制备出与沥青混合料内砂浆相一致的砂浆。

砂浆由细集料、矿粉和沥青组成，本实施例中的砂浆中的细集料的最大粒径为1.18mm。根据沥青混合料级配，计算得到砂浆中集料粒径的级配为：0.6～1.18mm、0.3～0.6mm、0.15～0.3mm、0.075～0.15mm、0～0.075mm的质量比为18.9％：14.4％：10.6％：15.2％：40.9％。根据比表面积法，使砂浆中集料所裹覆的沥青膜厚度与混合料料的沥青膜厚度相同，得到砂浆的油石比为29.2％。

砂浆的制备包括如下3个步骤：

①将基质沥青加热到150℃，待基质沥青融化后分装在搪瓷杯中，并保持在150℃。

②将根据砂浆级配准备的200g砂浆集料提前放入180℃的烘箱中，保温2h。

③将加热好的砂浆集料加入拌锅中，拌锅温度为170℃，然后加入58.4g基质沥青，手动拌和均匀，即得到砂浆。

步骤5，准备拉拔头。

根据附图2-5所示，加工出用于测定沥青、胶浆、砂浆粘附/粘聚强度的拉拔头4，拉拔头4的凹槽41的边缘厚度为1mm，内径为18mm，凹槽表面拉毛，在拉拔头4的凹槽41边缘设置对称设置四个溢流口42，溢流口42的内侧开口长度为0.6mm，溢流口42的外侧开口长度为0.5mm；其中，用于测定沥青粘附/粘聚强度时，拉拔头4的凹槽41深为0.2mm；用于测定胶浆粘附/粘聚强度时，拉拔头4的凹槽41深为0.8mm；用于测定砂浆粘附/粘聚强度时，拉拔头4的凹槽41深为2mm。

步骤6，试件的制备。

试件包括沥青试件、胶浆试件和砂浆试件。

①沥青试件。

将拉拔头4和干燥的石板5进行保温，保温温度与基质沥青混合料的生产温度相同，烘箱温度为175℃，保温时间为0.5h。将沥青放入150℃的烘箱中并保持流动状态，取适量的基质沥青置于拉拔头4的凹槽41内，静置10s后，将带有沥青的拉拔头4迅速垂直压向石板，过程中不要扭动和前后移动，直到拉拔头4的凹槽41端面与石板5表面接触，多余的基质沥青从溢流口42流出；冷却后用加热的刮刀刮去流出的基质沥青，注意不要扰动拉拔头范围内的基质沥青。

②胶浆试件或砂浆试件。

将拉拔头4和干燥的石板5进行保温，保温至与基质沥青混合料的生产温度相同；烘箱温度为175℃，保温时间为0.5h。

假设沥青膜厚度为6μm，基质沥青的密度为1.032g/cm³，计算得到制备沥青膜用的沥青试样质量为0.015g。将基质沥青滴入硅胶模具中，得到质量为0.015g的沥青试样。待沥青试样冷却后，从硅胶模具中取出沥青试样，放在石板表面，用加热的刮刀将沥青均匀地包覆在石板表面。然后将石板放入175℃烘箱中，使沥青试样与石板充分结合，并且利用沥青的自流动特性使得沥青膜的厚度更加均匀，从而得到覆盖有模拟沥青膜的石板。

取适量的胶浆或砂浆置于拉拔头4的凹槽41内，静置10s后，迅速垂直压向包覆有模拟沥青膜的石板5，过程中不要扭动和前后移动，直到拉拔头4的凹槽端面与石板5表面接触，多余的胶浆或砂浆从溢流口42流出。冷却后用加热的刮刀刮去流出的胶浆或砂浆，注意不要扰动拉拔头4范围内的胶浆或砂浆。

步骤7，拉拔测试。

将冷却至室温的沥青试件、胶浆试件或砂浆试件放入20℃烘箱中至少保温4h，然后将拉脱法附着力试验仪的套筒套3在拉拔头4上，以0.7MPa/s的加载速率施加垂直向上的荷载，直到沥青试件、胶浆试件或砂浆试件出现破坏，记录得到加载过程中的最大荷载F。

若沥青试件、胶浆试件或砂浆试件破坏面出现在沥青、胶浆或砂浆与石板5之间，且石板5上粘附的沥青、胶浆或砂浆的面积在原始沥青、胶浆或砂浆的50％以下，则测得的最大荷载F为粘附强度，否则为粘聚强度；若破坏面出现在拉拔头4和沥青、胶浆或砂浆之间，则为无效数据，重新补做试验。取3个有效数据的平均值作为最终试验结果。

综上，测得基质沥青混合料中沥青、胶浆及砂浆的粘附/粘聚强度，如表1所示；测得的沥青的粘附强度为4.37MPa，与已有研究相近，且变异系数小，说明本发明所述的试验方法是可行的，且可重复的。

表1 20℃下基质沥青混合料中沥青、胶浆及砂浆的粘附/粘聚强度

实施例2

本发明一种测定沥青混合料胶结料多尺度粘附/粘聚强度的试验方法，包括以下步骤：

本实施例中测定SBS改性沥青混合料中沥青、胶浆、砂浆的粘附/粘聚强度，实施例2与实施例1的不同，主要在于本实施例采用的是SBS改性沥青。

步骤1，与实施例1相同；其中，石板毛培的尺寸特征为长×宽×高＝10cm×10cm×2.5cm。

步骤2，准备沥青。

将SBS改性沥青放入160℃的烘箱中，直到沥青处于流动状态。

步骤3～5与实施例1相类似，不同之处在于采用SBS改性沥青，拉拔头4的凹槽41的边缘厚度为0.8mm，内径为18.4mm。

步骤6，试件的制备。

试件包括沥青试件、胶浆试件和砂浆试件。

①沥青试件。

将拉拔头4和干燥的石板5进行保温，保温温度与SBS改性沥青混合料的生产温度相同；烘箱温度为180℃，保温时间为1h。将SBS改性沥青放入160℃的烘箱中并保持流动状态，取适量的SBS改性沥青置于拉拔头4的凹槽41内，静置10s后，将带有SBS改性沥青的拉拔头4迅速垂直压向石板5，按压过程中不要扭动和前后移动，直到拉拔头4的凹槽端面与石板5接触，多余的SBS改性沥青从溢流口42流出。冷却后用加热的刮刀刮去流出的SBS改性沥青，注意不要扰动拉拔头4范围内的SBS改性沥青。

②胶浆试件和砂浆试件。

将拉拔头4和干燥的石板5在烘箱中进行保温，保温温度与SBS改性沥青混合料的生产温度相同，烘箱温度为180℃，保温时间为1h。

假设SBS改性沥青膜厚度为10μm，SBS改性沥青的密度为1.035g/cm³，计算得到制备沥青膜用的SBS改性沥青质量为0.104g。将SBS改性沥青滴入硅胶模具中，得到质量为0.104g的SBS改性沥青试样。待SBS改性沥青试样冷却后，从硅胶模具中取出沥青试样，放在石板5表面，用加热的刮刀将沥青试样均匀地摊铺在石板5表面。然后将石板5放入180℃烘箱中，使SBS改性沥青与石板5充分结合，并且利用SBS改性沥青的自流动特性使得沥青膜的厚度更加均匀，从而得到覆盖有模拟SBS改性沥青膜的石板。取适量的胶浆或砂浆置于拉拔头4的凹槽41内，静置10s后，迅速垂直压向覆盖有模拟SBS改性沥青膜的石板5，过程中不要扭动和前后移动，直到拉拔头4的凹槽41边缘与石板5接触，多余的胶浆或砂浆从开口流出。冷却后用加热的刮刀刮去流出的胶浆或砂浆，注意不要扰动拉拔头范围内的胶浆或砂浆。

步骤7，拉拔测试。

步骤7与实施例1相同，将拉脱法附着力试验仪以0.7MPa/s的加载速率施加垂直向上的荷载；测得SBS改性沥青混合料中沥青、胶浆及砂浆的粘附/粘聚强度如表2所示。试验结果变异系数小，重复性好。

表2 20℃下SBS改性沥青混合料中沥青、胶浆及砂浆的粘附/粘聚强度

实施例3：

本发明一种测定沥青混合料胶结料多尺度粘附/粘聚强度的试验方法，包括以下步骤：

本实施例中测定高粘改性沥青混合料中沥青、胶浆、砂浆的粘附/粘聚强度，实施例3与实施例1的不同，主要在于本实施例采用的是高粘改性沥青。

步骤1，与实施例1相同；其中，石板毛培的尺寸特征为长×宽×高＝15cm×15cm×3cm。

步骤2，准备沥青。

将高粘改性沥青放入160℃的烘箱中，直到沥青处于流动状态。

步骤3～5与实施例1相类似，不同之处在于采用高粘改性沥青，拉拔头4的凹槽41的边缘厚度为0.9mm，内径为18.2mm。

步骤6，试件的制备。

试件包括沥青试件、胶浆试件和砂浆试件。

①沥青试件。

将拉拔头4和干燥的石板5在烘箱中进行保温，保温温度与高粘改性沥青混合料的生产温度相同，烘箱温度为185℃，保温时间为0.5h。将高粘改性沥青放入160℃的烘箱中并保持流动状态，取适量的高粘改性沥青置于拉拔头4的凹槽41内，静置10-15s后，带有高粘改性沥青的拉拔头4迅速垂直压向石板5，按压过程中不要扭动和前后移动，直到拉拔头4的凹槽41端面与石板5的表面接触，多余的高粘改性沥青从溢流口42流出。冷却后用加热的刮刀刮去流出的高粘改性沥青，注意不要扰动拉拔头4范围内的高粘改性沥青。

②胶浆试件和砂浆试件。

将拉拔头4和干燥的石板5进行保温，保温至拉拔头4和干燥的石板5的温度与高粘改性沥青混合料的生产温度相同；烘箱温度为185℃，保温时间为0.5h。

假设高粘改性沥青膜厚度为14μm，高粘改性沥青的密度为1.036g/cm³，计算得到制备沥青膜用的高粘改性沥青质量为0.326g。

将高粘改性沥青滴入硅胶模具中，得到质量为0.326g的沥青试样。待高粘改性沥青试样冷却后，从硅胶模具中取出沥青试样，放在石板5表面，用加热的刮刀将沥青试样均匀地摊铺在石板5表面。然后将石板5放入185℃烘箱中，使高粘改性沥青与石板5充分结合，并且利用沥青的自流动特性使得沥青膜的厚度更加均匀，从而得到覆盖有模拟沥青膜的石板。取适量的胶浆或砂浆置于拉拔头4的凹槽41内，静置10-15s后，将带有胶浆或砂浆的拉拔头4迅速垂直压向包覆有沥青膜的石板5，按压过程中不要扭动和前后移动，直到拉拔头4的凹槽41端面与石板5表面接触，多余的胶浆或砂浆从开口流出。冷却后用加热的刮刀刮去流出的胶浆或砂浆，注意不要扰动拉拔头范围内的胶浆或砂浆。

步骤7，拉拔测试。

步骤7与实施例1相同，拉脱法附着力试验仪以0.7MPa/s的加载速率施加垂直向上的荷载，测得高粘改性沥青混合料中沥青、胶浆或砂浆的粘附/粘聚强度如表3所示。试验结果变异系数小，重复性好。

表3 20℃下高粘改性沥青混合料中沥青、胶浆及砂浆的粘附/粘聚强度

上述实施例仅是本发明根据实际情况的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种测定胶结料粘附/粘聚强度的试验装置，其特征在于，包括拉脱法附着力试验仪、拉拔头(4)及石板(5)，拉脱法附着力试验仪与拉拔头(4)的一端连接，拉拔头(4)的另一端通过待测胶结料(6)与石板(5)粘结；拉拔头(4)与石板(5)的连接端面有凹槽(41)，待测胶结料(6)设置在凹槽(41)内；待测胶结料(6)为沥青混合料中的沥青、胶浆或砂浆中的一种。

2.根据权利要求1所述的一种测定胶结料粘附/粘聚强度的试验装置，其特征在于，凹槽(41)边壁上均匀设置有多个溢流口(42)；溢流口(42)的一侧与凹槽(41)连通，另一侧与外界连通。

3.根据权利要求1所述的一种测定胶结料粘附/粘聚强度的试验装置，其特征在于，凹槽(41)的表面设置有拉毛，凹槽(41)的深度为0.2-2mm。

4.根据权利要求1所述的一种测定胶结料粘附/粘聚强度的试验装置，其特征在于，石板(5)的岩性与沥青混合料中的集料的岩性一致。

5.一种测定胶结料粘附/粘聚强度的试验方法，其特征在于，利用权利要求1-4任意一项所述的一种测定胶结料粘附/粘聚强度的试验装置，包括以下步骤：

步骤1、试件制备

将拉拔头(4)和干燥的石板(5)进行保温，保温温度与待沥青混合料的生产温度相同，然后将待测胶结料(6)放置在拉拔头(4)的凹槽(41)内；然后将带有待测胶结料(6)的拉拔头(4)按压在石板(5)上，直至拉拔头(4)的凹槽(41)端面与石板(5)表面接触，冷却后得到胶结料厚度均匀的胶结料试件；

步骤2、拉拔试验

将冷却后的胶结料试件进行保温处理，然后将拉拔头(4)安装在拉脱法附着力试验仪上，对拉拔头(4)施加垂直向上的荷载，直至胶结料试件出现破坏，记录拉拔试验过程中的最大荷载F；

当胶结料试件的破坏面出现在待测胶结料(6)与石板(5)之间，且石板(5)上粘附的待测胶结料(6)的面积为原始待测胶结料(6)面积的50％以下，则最大荷载F为待测胶结料(6)的粘附强度，否则为待测胶结料(6)的粘聚强度；当胶结料试件的破坏面出现在拉拔头(4)和待测胶结料(5)之间，则试验无效。

6.根据权利要求5所述的一种测定胶结料粘附/粘聚强度的试验方法，其特征在于，步骤1中的待测胶结料(6)为沥青，胶结料试件为沥青试件时；沥青试件的制备过程包括以下步骤：

步骤1、将拉拔头(4)和干燥的石板(5)进行保温，保温温度与沥青混合料生产温度相同；

步骤2、取适量流动状态的沥青置于拉拔头(4)的凹槽(41)内，静置10-15s后，将带有沥青的拉拔头(4)垂直按压在石板(5)上，直至拉拔头(4)的凹槽(41)端面与石板(5)表面接触；冷却，刮除从溢流口(42)溢出的沥青，得到厚度均匀的沥青试件。

7.根据权利要求5所述的一种测定胶结料粘附/粘聚强度的试验方法，其特征在于，步骤2中待测胶结料(6)为胶浆，胶结料试件为胶浆试件时；胶浆试件的制备过程包括以下步骤：

步骤1、将拉拔头(4)和干燥的石板(5)进行保温，保温温度与沥青混合料生产温度相同；

步骤2、在石板(5)上制备模拟沥青膜，得到覆盖有沥青膜的石板(5)；

步骤3、取适量的胶浆置于拉拔头(4)的凹槽(41)内，静置10-15s后；将带有胶浆的拉拔头(4)垂直按压在覆盖有沥青膜的石板(5)上，直至拉拔头(4)的凹槽(41)端面与石板(5)紧密接触；冷却，刮除从溢流口(42)溢出的胶浆，得到厚度均匀的胶浆试件。

8.根据权利要求7所述的一种测定胶结料粘附/粘聚强度的试验方法，其特征在于，步骤2中模拟沥青膜的厚度为6μm～14μm。

9.根据权利要求7所述的一种测定胶结料粘附/粘聚强度的试验方法，其特征在于，步骤2中在石板(5)上制备模拟沥青膜时，包括以下步骤：

步骤1，将预设质量的流动状态的沥青置于硅胶模具上，冷却后从硅胶模具上完全分离，得到制备沥青膜的沥青试样；

步骤2，将沥青试样放置在石板(5)表面，并均匀摊铺在石板(5)表面；

步骤3，对摊铺有沥青试样的石板(5)加热，使沥青试样与石板(5)充分结合且厚度均匀，得到覆盖有模拟沥青膜的石板(5)。

10.根据权利要求5所述的一种测定胶结料粘附/粘聚强度的试验方法，其特征在于，步骤2中待测胶结料(6)为砂浆，胶结料试件为砂浆试件时；砂浆试件的制备过程包括以下步骤：

步骤1、将拉拔头(4)和干燥的石板(5)进行保温，保温与沥青混合料生产温度相同；

步骤2、在石板(5)上制备模拟沥青膜，得到覆盖有沥青膜的石板(5)；

步骤3、取适量的砂浆置于拉拔头(4)的凹槽(41)内，静置10-15s后；将带有砂浆的拉拔头(4)垂直按压在覆盖有沥青膜的石板(5)上，直至拉拔头(4)的凹槽(41)端面与石板(5)紧密接触；冷却，刮除从溢流口(42)溢出的砂浆，得到厚度均匀的砂浆试件。