CN110208455B - 一种测定防冻材料混合料释放情况的方法 - Google Patents

一种测定防冻材料混合料释放情况的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及公路路面试验方法，具体涉及一种测定防冻材料混合料释放情况的方法，采用沥青或者混凝土制备测试试件，并且模拟现场降雨情况、测定在不同降雨量和温度下试件中氯化物的析出情况。本发明方法操作简单，数据准确可靠，改变了目前防冻路面降雨条件下的释放无法定量评价的现状，能准确测定防冻路面的降雨释放情况，为防冻路面的长期有效性提供了依据。能广泛用于各种抗冻材料的路面释放情况分析。

Description

一种测定防冻材料混合料释放情况的方法
技术领域
本发明涉及公路路面试验方法，特别涉及一种测定防冻材料混合料释放情况的方法，可以应用于模拟不同季节降雨后自融雪路面有效成分的释放情况，评估自融雪路面各阶段有效成分的释放情况，评价自融雪路面长期融雪性能及推测其实际使用寿命。
背景技术
在我国交通运输急剧增加的时期，为了保障道路畅通和行车安全，避免交通事故的发生，研究道路的防雪与除雪措施以保证道路在冬季降雪天气的畅通安全成了交通运输工作中的重中之重，采用有效地防雪与除雪措施，具有非常重要的经济效益和社会意义。主动抑冰技术是指在道路建设或者大修中，预先采用相关技术或者在混合料中添加专门材料使得路面具有特殊功能从而达到融雪除冰的目的，盐化物自融雪路面是其中的一种。在沥青或者混凝土混合料中添加盐化物抗冻材料，使路面本身具有融雪化冰能力。因其施工工艺简单，效果好而被广泛应用。
然而对于防冻路面的评价方法却没有统一的规范标准，大部分方法是长期浸泡的方式得到盐化物的释放情况，然而这种情况不能准确的反应实际中盐化物的释放情况。
发明内容
本发明的主要目的在于，为了克服现有的防冻材料混合料性能评价存在的缺陷，而提供一种评价防冻材料混合料释放情况的方法，定量的评价防冻路面在不同的降雨条件下的释放情况，提高评价效率，从而更加实用，且具有产业上的利用价值。
本发明的目的以及解决现有技术缺陷是通过以下的技术方案来实现的，依据本发明提出的评价防冻材料混合料释放情况的方法，包括如下操作步骤，
步骤一：通过马歇尔的方法将待测的掺有抗冻材料的沥青混合料，制备成圆柱形的抗冻材料混合料试件，将试件脱模后对其下表面和侧面进行密封；然后放置入上口均匀分布有多个倒三角形缺口的测试模具中，使试件与模具紧密贴合，上表面与倒三角缺口底端齐平；
或，在上口均匀分布有多个倒三角形缺口的测试模具中加入掺有抗冻材料的混凝土混合料，使上表面与模具倒三角底端齐平，待混凝土完全固化后，在混凝土与模具接合处打入玻璃胶。
步骤二：将步骤一中制备的试件以及测试用水和循环装置放置于需要测定的室外环境或者恒温箱中，待达到待测温度即可进行实验；
步骤三：采用循环装置将纯水喷淋于试件表面，收集试件中的抗冻材料释放后的尾水，记录释放时间和释放量，评价无效释放。
进一步的，前述的测定防冻材料混合料释放情况的方法，所述步骤一中测试模具为圆柱形，其上口均匀分布有4～8个倒三角形缺口，三角形缺口处角度为60°～120°。三角形以下部位尺寸高为63.5mm～73.5mm，圆柱体的直径为101.6mm～110.6mm。
设置三角形缺口可以模拟真实下雨过程中道路表面水膜的存在，倒三角形缺口可以有效控制水膜的存在时间和厚度，当水膜太厚时排水为倒三角上部排水，排水口就变宽，这样可以降低水膜厚度，当水膜厚度过低时，排水位在倒三角的底部，可以有效降低排水速度，维持水膜厚度。缺口个数过多角度过大则排水太快，个数太少或者角度太小均不利于水膜的排水和蓄水，影响水膜高度。
作为优选，测试模具上口均匀分布6个倒三角，角度为90°，开口下沿尺寸高为68.5mm，圆柱体的直径为106.6mm。
所述步骤一中试件的侧面和底面采用玻璃胶密封在模具内。
所述步骤二中待测温度为0℃～60℃。具体温度依据试件使用区域的气候情况确定。
上述循环装置包括：纯水桶(1)、水循环计量泵(2)、出口阀门(3)、循环水管(12)、喷淋头(4)、支架(5)、盐水收集箱(6)，加压泵(7)、过滤膜(8)、浓缩盐水桶(9)、浓缩盐水桶出口阀(10)。
进一步的，步骤三具体的运行方式为：先设置水循环计量泵(2)的流量，并启动水循环计量泵，打开阀门(3)，将纯水桶(1)中的纯水通过水循环计量泵加压进入喷淋头(4)对试件(11)进行喷淋，喷淋尾液进入盐水收集箱(5)，打开加压泵(7)，通过加压泵(7)将盐水收集箱中的盐水送入过滤膜(8)过滤，实现盐水和纯水的分离，分离后的浓盐水进入浓缩盐水桶(9)，纯水流入纯水桶(1)，一定时间后关闭阀门(3)和水循环计量泵(2)，待盐水收集桶(5)内液体全部过滤完成后关闭加压泵(7)。测定浓缩盐水桶(9)内液体体积，滴定其盐化物浓度，得到盐化物释放量。结合水循环计量泵的读数和温度得到在特定温度下降雨量与释放量之间的关系。
如果水流量较大或者测试时间较长，浓缩盐水桶有溢出的可能，则打开阀门(10)，让浓盐水流入盐水收集桶(5)，通过加压泵(7)和过滤膜(8)实现二次过滤再浓缩。
通过读取浓缩盐水桶(9)上的刻度测定液体体积，或者倒出浓缩盐水桶内的液体采用量筒进行体积测量；
采用特定浓度(0.0100～0.1000mol/L)的硝酸银进行滴定，采用铬酸钾作为指示剂。通过滴定可以准确计算出液体里面含有的氯离子浓度进而计算出盐化物的含量。
通过水循环计量泵可以直接读出单次纯水的流量即降雨量，水循环计量泵可以准确控制管道内流体的流量，并且可以设定流量。
更进一步的，所述步骤三中喷淋时间为0.5h～24h。具体时间依据试件使用区域的气候情况确定。
借由上述技术方案，本发明的评价防冻材料混合料释放情况的方法至少具有下列优点：
由于实际降雨中各个区域的温度、雨量、下雨时长均不相同，不同降雨情况防冻路面的释放也不尽相同，通过该发明公布的试验方法可以控制降雨量、降雨时间与降雨温度，在室内模拟实际降雨情况。磨具上口的倒三角主要是为了减缓水流流出试件表面的时间，使水流能在试件表面形成一层薄薄的水膜，且随着降雨量增加水膜厚度也会相应的增加，进一步模拟道路表面雨水流动产生的水膜。本发明操作简单，数据准确可靠，改变了目前防冻路面降雨条件下的释放无法定量评价的现状，能准确测定防冻路面的降雨释放情况，为防冻路面的长期有效性提供了依据。能广泛用于各种抗冻材料的路面释放情况分析。
附图说明
图1为本发明测试用模具的放大示意图；
图2为本发明测定防冻材料混合料释放情况的工艺流程图；
图中标记含义：1、纯水桶；2、水循环计量泵；3、出口阀门；4、喷淋头；5、支架；6、盐水收集箱；7、加压泵；8、过滤膜；9、浓缩盐水桶；10、浓缩盐水桶出口阀；11、试件；12、循环水管。
具体实施方式
为进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例对本发明的具体实施方式详细说明如下。
实施例1
步骤一：通过马歇尔的方法成型一个高63.5mm，直径101.6mm的圆柱体抗冻材料沥青混合料试件，将试件脱模后在侧面和底面均匀的涂一层玻璃胶，放置入测试模具中，使试件与模具紧密贴合，上表面与倒三角缺口底端齐平，测试模具有6个倒三角形缺口，三角形缺口处角度为90°。
步骤二：将步骤一中放置入测试模具中的试件以及测试用水和循环装置放置于30℃的保温箱中，待水温达到30℃即可进行实验。
步骤三：将水循环计量泵(2)设置为每分钟流量300mL，启动水循环计量泵，打开阀门(3)，将纯水桶(1)中的纯水通过水循环泵加压进入喷淋头(4)对试件(11)进行喷淋，喷淋尾液进入盐水收集箱(6)，打开加压泵(7)和阀门(10)，让系统循环运转，通过加压泵(7)将盐水收集箱中的盐水送入过滤膜(8)过滤，实现盐水和纯水的分离，分离后的盐水进入浓缩盐水桶(9)，两小时后关闭阀门(3)、阀门(10)和水循环计量泵(2)，待盐水收集桶内没有液体后关闭加压泵。读取浓缩盐水桶内液体体积，滴定其盐化物浓度，得到盐化物释放量。
实施例2
步骤一：通过马歇尔的方法成型一个高63.5mm，直径101.6mm的圆柱体抗冻材料沥青混合料试件，将试件脱模后在侧面和底面均匀的涂一层玻璃胶，放置入测试模具中，使试件与模具紧密贴合，上表面与倒三角缺口底端齐平，测试模具有8个倒三角形缺口，三角形缺口处角度为60°。
步骤二：将步骤一中放置入测试模具中的试件以及测试用水和循环装置放置于30℃的保温箱中，待水温达到30℃即可进行实验。
步骤三：将水循环计量泵(2)设置为每分钟流量300mL，启动水循环计量泵，打开阀门(3)，将纯水桶(1)中的纯水通过水循环泵加压进入喷淋头(4)对试件(11)进行喷淋，喷淋尾液进入盐水收集箱(6)，打开加压泵(7)和阀门(10)，让系统循环运转，通过加压泵(7)将盐水收集箱中的盐水送入过滤膜(8)过滤，实现盐水和纯水的分离，分离后的盐水进入浓缩盐水桶(9)，两小时后关闭阀门(3)、阀门(10)和水循环计量泵(2)，待盐水收集桶内没有液体后关闭加压泵。读取浓缩盐水桶内液体体积，滴定其盐化物浓度，得到盐化物释放量。
实施例3
步骤一：通过马歇尔的方法成型一个高63.5mm，直径101.6mm的圆柱体抗冻材料沥青混合料试件，将试件脱模后在侧面和底面均匀的涂一层玻璃胶，放置入测试模具中，使试件与模具紧密贴合，上表面与倒三角缺口底端齐平，测试模具有4个倒三角形缺口，三角形缺口处角度为120°。
步骤二：将步骤一中放置入测试模具中的试件以及测试用水和循环装置放置于30℃的保温箱中，待水温达到30℃即可进行实验。
步骤三：将水循环计量泵(2)设置为每分钟流量300mL，启动水循环计量泵，打开阀门(3)，将纯水桶(1)中的纯水通过水循环泵加压进入喷淋头(4)对试件(11)进行喷淋，喷淋尾液进入盐水收集箱(6)，打开加压泵(7)和阀门(10)，让系统循环运转，通过加压泵(7)将盐水收集箱中的盐水送入过滤膜(8)过滤，实现盐水和纯水的分离，分离后的盐水进入浓缩盐水桶(9)，两小时后关闭阀门(3)、阀门(10)和水循环计量泵(2)，待盐水收集桶内没有液体后关闭加压泵。读取浓缩盐水桶内液体体积，滴定其盐化物浓度，得到盐化物释放量。
实施例4
步骤一：通过马歇尔的方法成型一个高63.5mm，直径101.6mm的圆柱体抗冻材料沥青混合料试件，将试件脱模后在侧面和底面均匀的涂一层玻璃胶，放置入测试模具中，使试件与模具紧密贴合，上表面与倒三角缺口底端齐平，测试模具有6个倒三角形缺口，三角形缺口处角度为90°。
步骤二：将步骤一中放置入测试模具中的试件以及测试用水和循环装置放置于60℃的保温箱中，待水温达到60℃即可进行实验。
步骤三：将水循环计量泵(2)设置为每分钟流量300mL，启动水循环计量泵，打开阀门(3)，将纯水桶(1)中的纯水通过水循环泵加压进入喷淋头(4)对试件(11)进行喷淋，喷淋尾液进入盐水收集箱(6)，打开加压泵(7)和阀门(10)，让系统循环运转，通过加压泵(7)将盐水收集箱中的盐水送入过滤膜(8)过滤，实现盐水和纯水的分离，分离后的盐水进入浓缩盐水桶(9)，两小时后关闭阀门(3)、阀门(10)和水循环计量泵(2)，待盐水收集桶内没有液体后关闭加压泵。读取浓缩盐水桶内液体体积，滴定其盐化物浓度，得到盐化物释放量。
实施例5
步骤一：通过马歇尔的方法成型一个高63.5mm，直径101.6mm的圆柱体抗冻材料沥青混合料试件，将试件脱模后在侧面和底面均匀的涂一层玻璃胶，放置入测试模具中，使试件与模具紧密贴合，上表面与倒三角缺口底端齐平，6个倒三角形缺口，三角形缺口处角度为90°。
步骤二：将步骤一中放置入测试模具中的试件以及测试用水和循环装置放置于10℃的环境下，待水温达到10℃即可进行实验。
步骤三：将水循环计量泵(2)设置为每分钟流量300mL，启动水循环计量泵，打开阀门(3)，将纯水桶(1)中的纯水通过水循环泵加压进入喷淋头(4)对试件(11)进行喷淋，喷淋尾液进入盐水收集箱(6)，打开加压泵(7)和阀门(10)，让系统循环运转，通过加压泵(7)将盐水收集箱中的盐水送入过滤膜(8)过滤，实现盐水和纯水的分离，分离后的盐水进入浓缩盐水桶(9)，两小时后关闭阀门(3)、阀门(10)和水循环计量泵(2)，待盐水收集桶内没有液体后关闭加压泵。测定浓缩盐水桶内液体体积，滴定其盐化物浓度，得到盐化物释放量。
实施例6
步骤一：通过马歇尔的方法成型一个高63.5mm，直径101.6mm的圆柱体抗冻材料沥青混合料试件，将试件脱模后在侧面和底面均匀的涂一层玻璃胶，放置入测试模具中，使试件与模具紧密贴合，上表面与倒三角缺口底端齐平，6个倒三角形缺口，三角形缺口处角度为90°。
步骤二：将步骤一中放置入测试模具中的试件以及测试用水和循环装置放置于30℃的环境下，待水温达到30℃即可进行实验。
步骤三：将水循环计量泵(2)设置为每分钟流量400mL，启动水循环计量泵，打开阀门(3)，将纯水桶(1)中的纯水通过水循环泵加压进入喷淋头(4)对试件(11)进行喷淋，喷淋尾液进入盐水收集箱(6)，打开加压泵(7)和阀门(10)，让系统循环运转，通过加压泵(7)将盐水收集箱中的盐水送入过滤膜(8)过滤，实现盐水和纯水的分离，分离后的盐水进入浓缩盐水桶(9)，两小时后关闭阀门(3)、阀门(10)和水循环计量泵(2)，待盐水收集桶内没有液体后关闭加压泵。测定浓缩盐水桶内液体体积，滴定其盐化物浓度，得到盐化物释放量。
实施例7
步骤一：通过马歇尔的方法成型一个高63.5mm，直径101.6mm的圆柱体抗冻材料沥青混合料试件，将试件脱模后在侧面和底面均匀的涂一层玻璃胶，放置入测试模具中，使试件与模具紧密贴合，上表面与倒三角缺口底端齐平，6个倒三角形缺口，三角形缺口处角度为90°。
步骤二：将步骤一中放置入测试模具中的试件以及测试用水和循环装置放置于30℃的环境下，待水温达到30℃即可进行实验。
步骤三：将水循环计量泵(2)设置为每分钟流量300mL，启动水循环计量泵，打开阀门(3)，将纯水桶(1)中的纯水通过水循环泵加压进入喷淋头(4)对试件(11)进行喷淋，喷淋尾液进入盐水收集箱(6)，打开加压泵(7)和阀门(10)，让系统循环运转，通过加压泵(7)将盐水收集箱中的盐水送入过滤膜(8)过滤，实现盐水和纯水的分离，分离后的盐水进入浓缩盐水桶(9)，一时后关闭阀门(3)、阀门(10)和水循环计量泵(2)，待盐水收集桶内没有液体后关闭加压泵。测定浓缩盐水桶内液体体积，滴定其盐化物浓度，得到盐化物释放量。
实施例8
步骤一：在测试模具中加入掺有抗冻材料的混凝土混合料，使上表面与模具倒三角低端齐平，6个倒三角形缺口，三角形缺口处角度为90°。待混凝土完全固化后，在混凝土与模具接合处打入玻璃胶。
步骤二：将步骤一测试模具中的试件以及测试用水和循环装置放置于30℃的环境下，待水温达到30℃即可进行实验。
步骤三：将水循环计量泵(2)设置为每分钟流量300mL，启动水循环计量泵，打开阀门(3)，将纯水桶(1)中的纯水通过水循环泵加压进入喷淋头(4)对试件(11)进行喷淋，喷淋尾液进入盐水收集箱(6)，打开加压泵(7)和阀门(10)，让系统循环运转，通过加压泵(7)将盐水收集箱中的盐水送入过滤膜(8)过滤，实现盐水和纯水的分离，分离后的盐水进入浓缩盐水桶(9)，两小时后关闭阀门(3)、阀门(10)和水循环计量泵(2)，待盐水收集桶内没有液体后关闭加压泵。测定浓缩盐水桶内液体体积，滴定其盐化物浓度，得到盐化物释放量。
对比实施例1
步骤一：通过马歇尔的方法成型一个高63.5mm，直径101.6mm的圆柱体抗冻材料沥青混合料试件，将试件脱模后对下表面与侧面进行疏水处理。
步骤二：将步骤一中制得的试件以及测试用水和循环装置放置于30℃的保温箱中，待水温达到30℃即可进行实验。
步骤三：将水循环计量泵(2)设置为每分钟流量300mL，启动水循环计量泵，打开阀门(3)，将纯水桶(1)中的纯水通过水循环泵加压进入喷淋头(4)对试件(11)进行喷淋，喷淋尾液进入盐水收集箱(6)，打开加压泵(7)和阀门(10)，让系统循环运转，通过加压泵(7)将盐水收集箱中的盐水送入过滤膜(8)过滤，实现盐水和纯水的分离，分离后的盐水进入浓缩盐水桶(9)，两小时后关闭阀门(3)、阀门(10)和水循环计量泵(2)，待盐水收集桶内没有液体后关闭加压泵。读取浓缩盐水桶内液体体积，滴定其盐化物浓度，得到盐化物释放量。
本发明各实施例5种方法的测试结果如表1所示：
表1
Figure BDA0002087391060000111
从表中的数据可以看出，不同的测试条件释放情况也不相同，流量越大，温度越高，测试时间越长盐化物释放越快。混凝土中抗冻材料的释放要快于沥青试件中抗冻材料的释放，不使用模具的试件其盐化物的释放要小于使用模具的试件。

Claims (5)

1.一种测定防冻材料混合料释放情况的方法，其特征在于：所述方法具体操作步骤如下：
(1)、通过马歇尔的方法将待测的掺有抗冻材料的沥青混合料，制备成圆柱形的抗冻材料混合料试件，将试件脱模后对其下表面和侧面进行密封；然后放置入上口均匀分布有倒三角形缺口的测试模具中，使试件与模具紧密贴合，上表面与倒三角缺口底端齐平；
或，在上口均匀分布有倒三角形缺口的测试模具中加入掺有抗冻材料的混凝土混合料，使上表面与模具倒三角底端齐平，待混凝土完全固化后，在混凝土与模具接合处打入玻璃胶；
测试模具为圆柱形，其上口均匀分布有4～8个倒三角形缺口，三角形缺口处角度为60°～120°，三角形缺口以下圆筒结构高为63.5mm～73.5mm，直径为101.6mm～110.6mm；
(2)、将步骤(1)制备的试件以及测试用水和循环装置放置于需要测定的室外环境或者恒温箱中，待达到待测温度即可进行实验；
(3)、先设置水循环装置的循环计量泵(2)的流量，并启动水循环计量泵，打开阀门(3)，将纯水桶(1)中的纯水通过水循环计量泵加压进入喷淋头(4)对试件(11)进行喷淋，喷淋尾液进入盐水收集箱(5)，通过加压泵(7)将盐水收集箱中的盐水送经过滤膜(8)过滤，实现盐水和纯水的分离，分离后的浓盐水进入浓缩盐水桶(9)，纯水流入纯水桶(1)，0.5h～24h后关闭阀门(3)和水循环计量泵(2)，待盐水收集桶(5)内液体全部过滤完成后关闭加压泵(7)，测定浓缩盐水桶(9)内液体体积，滴定其盐化物浓度，计算得到盐化物释放量，结合水循环计量的泵读数和温度得到在特定温度下降雨量与释放量之间的关系；
采用硝酸银滴定盐化物浓度，采用铬酸钾作为指示剂。
2.根据权利要求1所述的测定防冻材料混合料释放情况的方法，所述步骤(1)试件的侧面和底面采用玻璃胶密封在模具内。
3.根据权利要求1所述的测定防冻材料混合料释放情况的方法，其特征在于：所述步骤(2)中待测温度为0℃～60℃。
4.根据权利要求1所述的测定防冻材料混合料释放情况的方法，其特征在于：所述步骤(3)中当水流量较大或者测试时间较长时，需打开阀门(10)，使浓盐水流入盐水收集桶(5)，通过加压泵(7)和过滤膜(8)实现二次过滤再浓缩。
5.根据权利要求1所述的测定防冻材料混合料释放情况的方法，其特征在于：所述步骤(3)通过水循环计量泵可以直接读出单次纯水的流量即降雨量。
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