CN110794123B - 一种等效表面积原理的乳化沥青破乳速度检测矿料及方法 - Google Patents

一种等效表面积原理的乳化沥青破乳速度检测矿料及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种等效表面积原理的乳化沥青破乳速度检测矿料及方法，属于道路工程领域，本发明要解决的技术问题为如何避免试验过程称量频繁，过程繁琐，操作不便，达到简化乳化沥青破乳速度试验过程、提高工作效率的目的，采用的技术方案为：该矿料包括A组矿料和B组矿料；A组矿料包括＜0.3mm的集料和0.3‑0.6mm的集料；B组矿料包括＜0.075mm的集料和混合集料；混合集料包括0.3‑0.075mm的集料、0.3‑0.6mm的集料中的一种或者两种。本发明还公开了一种等效表面积原理的乳化沥青破乳速度检测方法。

Description

一种等效表面积原理的乳化沥青破乳速度检测矿料及方法
技术领域
本发明涉及道路工程领域，具体地说是一种等效表面积原理的乳化沥青破乳速度检测矿料及方法。
背景技术
乳化沥青破乳速度是乳液试样与规定级配的矿料拌合后，从矿料表面被乳液薄膜裹覆的均匀情况判断乳液的拌合效果，以鉴别乳液属于快裂、中裂或慢裂的一种重要试验。
目前，我国目前通用的方法是采用＜0.075mm、0.3-0.075mm、0.6-0.3mm、2.36-0.6mm、4.75-2.36mm等5种规格集料，按照一定比例配置成A料、B料进行试验，由于A料、B料含有5种规格且各自比例不同，造成试验过程称量频繁，过程繁琐，操作不便。
乳化沥青的破乳速度是由两种因素所决定的，对于阳离子乳化沥青，破乳的根本原因是乳化沥青的阳离子与集料表面的阴离子电荷相互吸引，最终形成破乳；阴离子乳化沥青是由于乳化沥青与集料的粘附作用导致破乳。上述两种乳化沥青其破乳的本质都是乳化沥青颗粒与集料接触后形成破乳，而集料的比表面积代表了单位质量集料可以与乳化沥青接触的表面积，它是影响破乳速度极为重要的因素。
我国规范规定，进行乳化沥青破乳速度试验时采用工程实际用的集料品种，但这与实际情况往往是不相符的。由于乳化沥青通常是单独送检，检测单位在室内实际测定通常是采用某一常用种类固定集料(例玄武岩)，配置标准比例的矿料进行不同种类乳化沥青破乳试验。故如何避免试验过程称量频繁，过程繁琐，操作不便，达到简化乳化沥青破乳速度试验过程、提高工作效率的目的是目前现有技术中急需解决的技术问题。
专利号为CN110108598A的专利文献公开了一种乳化沥青破乳速度及破乳率测试装置及方法，测试装置包括环境箱，环境箱的底部固定有第一基座和第二基座，第二基座上设有盛液器皿，第一基座上设有拌和锅，拌和锅的下部固定有加热装置，加热装置设置在第一基座的上部；环境箱的上部设有楔形板，楔形板的最低位置设置在盛液器皿的正上方；所述第一基座和第二基座上均设有压力传感器，加热装置和两个压力传感器与控制器相连接，控制器与显示屏相连接。该技术方案用以解决目前判断乳化沥青破乳速度受主观性影响大，且没有统一指标来评价乳化沥青的破乳速度以及破乳率的问题，不能解决试验过程称量频繁，过程繁琐，操作不便的问题。
发明内容
本发明的技术任务是提供一种等效表面积原理的乳化沥青破乳速度检测矿料及方法，来解决如何避免试验过程称量频繁，过程繁琐，操作不便，达到简化乳化沥青破乳速度试验过程、提高工作效率的目的的问题。
本发明的技术任务是按以下方式实现的，一种等效表面积原理的乳化沥青破乳速度检测矿料，该矿料包括A组矿料和B组矿料；
A组矿料包括＜0.3mm的集料和0.3-0.6mm的集料；
B组矿料包括＜0.075mm的集料和混合集料；混合集料包括0.3-0.075mm的集料、0.3-0.6mm的集料中的一种或者两种。
作为优选，所述A组矿料中＜0.3mm的集料采用标准试验比例，即＜0.3mm的集料为固定比例。
更优地，所述A组矿料中＜0.3mm的集料与A组矿料中0.3-0.6mm的集料的配比为3：97。
作为优选，所述B组矿料中0.3-0.075mm的集料与混合集料的配比为(10-25)：(90-75)。
一种等效表面积原理的乳化沥青破乳速度检测方法，该方法步骤如下：
(1)、筛掉4.75mm以上工程用集料后进行筛分试验，测定集料各个筛孔通过率；
(2)、选取筛分试验各个筛孔集料进行比表面积的测定；
(3)、按照测定的各个筛孔通过率、比表面积及标准试验集料组成比例，计算每100份质量分数标准试验用料的比表面积；
(4)、选取标准试验所规定的2或3种规格集料，按照等效比表面积原则进行质量分数的换算，计算A组矿料、B组矿料中各规格集料所用质量分数；其中，A组矿料包括＜0.3mm的集料和0.3-0.6mm的集料；
B组矿料包括＜0.075mm的集料和混合集料；混合集料包括0.3-0.075mm的集料、0.3-0.6mm的集料中的一种或者两种；
(5)、选取各个按照等效比表面积的原理进行试验所需A组矿料、B组矿料的配置比例及质量；
(6)、按照步骤(1)到(5)进行A组矿料、B组矿料的配置，配置完成后对乳化沥青破乳速度进行测定，根据拌合结果判定乳化沥青破乳速度。
作为优选，所述步骤(1)中筛分试验所用的标准筛筛孔分别为4.75mm、2.26mm、1.18mm、0.6mm、0.15mm及0.075mm。
作为优选，所述步骤(2)的筛分试验中0.075mm以下颗粒采用氮吸附法，大于0.075mm以上颗粒采用图像分析法。
作为优选，所述步骤(4)中A组矿料中＜0.3mm的集料采用标准试验比例，即＜0.3mm的集料为固定比例。
更优地，所述步骤(4)中A组矿料中＜0.3mm的集料与A组矿料中0.3-0.6mm的集料的配比为3：97。
作为优选，所述步骤(4)中B组矿料中0.3-0.075mm的集料与混合集料的配比为(10-25)：(90-75)。
本发明的等效表面积原理的乳化沥青破乳速度检测矿料及方法具有以下优点：
(一)、本发明采用2-3种规格集料进行替代，按照等效比表面积换算后进行试验矿料制备，通过试验进行乳化沥青破乳速度确定，能够有效判断乳化沥青破乳速度，与常规方法相比，可以大大简化了试验流程，具有快捷、高效、可信度高、适用性强等特点；
(二)、本发明前期对试验所用集料进行比表面积检测，采用本发明配置破乳速度试验所用矿料，可以大大简化乳化沥青破乳速度试验过程、增加试验工作效率具有积极意义；
(三)、本发明简化了试验过程，准确度高，提高了检测效率，易于推广，具有很好的推广使用价值。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
附图1为标准A料与乳化沥青1的拌合结果示意图；
附图2为标准B料与乳化沥青1的拌合结果示意图；
附图3为标准A料与乳化沥青2的拌合结果示意图；
附图4为标准B料与乳化沥青2的拌合结果示意图；
附图5为标准B料与乳化沥青3的拌合结果示意图；
附图6为实施例1中的A组矿料与乳化沥青1的拌合结果示意图；
附图7为实施例1中的B组矿料与乳化沥青1的拌合结果示意图；
附图8为实施例1中的A组矿料与乳化沥青2的拌合结果示意图；
附图9为实施例1中的B组矿料与乳化沥青2的拌合结果示意图；
附图10为实施例1中的B组矿料与乳化沥青3的拌合结果示意图；
附图11为实施例2中的A组矿料与乳化沥青1的拌合结果示意图；
附图12为实施例2中的B组矿料与乳化沥青1的拌合结果示意图；
附图13为实施例2中的A组矿料与乳化沥青2的拌合结果示意图；
附图14为实施例2中的B组矿料与乳化沥青2的拌合结果示意图；
附图15为实施例2中的B组矿料与乳化沥青3的拌合结果示意图；
附图16为实施例3中的A组矿料与乳化沥青1的拌合结果示意图；
附图17为实施例3中的B组矿料与乳化沥青1的拌合结果示意图；
附图18为实施例3中的A组矿料与乳化沥青2的拌合结果示意图；
附图19为实施例3中的B组矿料与乳化沥青2的拌合结果示意图；
附图20为实施例3中的B组矿料与乳化沥青3的拌合结果示意图。
具体实施方式
参照说明书附图和具体实施例对本发明的一种等效表面积原理的乳化沥青破乳速度检测矿料及方法作以下详细地说明。
【仪器及材料】
标准筛(4.75mm以下标准筛一套)、电子天平、烧杯、金属匙、量筒、秒表等试验仪器；原材料工程用0-4.75mm石屑，本次试验作为优选采用玄武岩集料。
【筛分试验】
筛掉4.75mm以上部分，按照规范要求进行筛分试验，筛分所用的标准筛筛孔分别为4.75mm、2.26mm、1.18mm、0.6mm、0.15mm及0.075mm，筛分完成后计算各个筛孔通过率(该部分主要用于计算2.36-0.6mm、0.3-0.075mm所含中间档集料组成比例)，筛分试验结果见表1。
表1筛分试验数据
筛孔(mm) 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
通过率(％) 100 64.1 44.4 28.6 16.3 12.6 8.9
通过筛分试验可以得出，0.3-0.075mm集料中0.3-0.15mm含量为3.7％，0.075-0.15mm含量为3.7％，即各占50％；
2.36-0.6mm集料中1.18-2.36mm含量为19.7％，0.6-1.18mm含量为15.8％，可计算得到1.18-2.36mm：0.6-1.18mm＝55:45。
【比表面积测定】
对通过的各个筛孔集料进行比表面积的测定，其中对于0.075mm以下颗粒通常采用氮吸附法，大于0.075mm以上颗粒通常采用图像分析法，试验结果见表2。
表2实测集料比表面积
Figure GDA0003395673210000051
【标准试验方法】
标准试验方法的矿料颗粒组成见表3：
表3标准试验方法的矿料颗粒组成
Figure GDA0003395673210000052
注1：0.3-0.075mm:包含两档集料，分别为0.075-0.15mm、0.15-0.3mm集料；其组成比例为50:50,其实际比表面积应结合筛分通过率进行加权换算；
注2：2.36-0.6包含两档集料，分别为0.6-1.18mm、1.18-2.36mm集料，其组成比例为55:45,其实际比表面积应结合筛分通过率进行加权换算；
注3：该部分为0.3mm以下矿料，包含0.3-0.15mm、0.15-0.075mm及＜0.075mm等3档粒径，其组成比例根据筛分试验数据计算得出为3.7:3.7:8.9＝22.7:22.7:54.6，其实际比表面积应结合筛分通过率进行加权换算。
【标准矿料总的比表计算】
根据测定的各个筛孔通过率、比表面积及标准矿料组成计算破乳速度试验所需标准矿料每100份质量分数的总的比表面积，计算过程如下：
由于0.3-0.075mm、2.36-0.6mm集料中含有两种筛孔通过率集料，0.3以下矿料包含三档集料，此部分集料的比表面积需要进行加权换算，根据筛分试验结果，其比表面积换算如下：
0.3-0.075mm集料比表面积＝0.50*5.36+0.50*10.83＝8.10；
2.36-0.6mm集料比表面积＝0.55*0.93+0.45*1.66＝1.26；
＜0.3mm集料比表面积＝0.227*5.36+0.227*10.83+0.546*111.49＝64.54。
标准试验A料表面积系数见表4：
表4标准试验A料表面积系数
Figure GDA0003395673210000061
标准试验B料表面积系数见表5：
表5标准试验B料表面积系数
Figure GDA0003395673210000062
【试验集料选取及配置】
按照等效比表面积进行实际试验所用集料规格、配置比例及质量的确定：
A组矿料构由＜0.3mm、0.3-0.6mm两种规格集料组成；
B组矿料由＜0.075mm、0.3-0.075mm、0.3-0.6mm等三种规格集料组合而成，其中＜0.075mm集料为必选构成，0.3-0.075mm、0.3-0.6mm需任选其中一种或两种。下面选取三组A组矿料、B组矿料的配方及不同种类乳化沥青进行对比试验：
实施例一：
A组矿料颗粒组成及比表面积见表6：
表6 A组矿料颗粒组成及比表面积
Figure GDA0003395673210000071
B组矿料颗粒组成及比表面积见表7：
表7 B组矿料颗粒组成及比表面积
Figure GDA0003395673210000072
实施例2：
A组矿料颗粒组成及比表面积见表8：
表8 A组矿料颗粒组成及比表面积
Figure GDA0003395673210000081
B组矿料颗粒组成及比表面积见表8：
表9 B组矿料颗粒组成及比表面积
Figure GDA0003395673210000082
实施例3：
A组矿料颗粒组成及比表面积见表10：
表10 A组矿料颗粒组成及比表面积
Figure GDA0003395673210000091
B组矿料颗粒组成及比表面积见表11：
表11 B组矿料颗粒组成及比表面积
Figure GDA0003395673210000092
【具体进行试验】
按照上述3个实施例所提供的料规格及配置质量进行A料、B料的配置，选用慢裂、快裂及中裂3种类型乳化沥青进行拌合试验，同时配置标准样品作为对比试验样品，试验组合见表12：
表12试验组合
Figure GDA0003395673210000101
具体试验步骤如下：
将A组矿料在拌和锅中拌合均匀。当为阳离子乳化沥青时，先注入5ml蒸馏水拌匀，再注入乳液20g；当为阴离子乳化沥青时，直接注入乳液20g。用金属匙以60r/min的拌合速度拌合30s，观察矿料与乳液拌合后的均匀情况。
将拌和锅中的B组矿料拌合均匀后注入30ml蒸馏水，拌匀后，注入50g乳液试样，再继续用金属匙以60r/min的拌合速度拌合1min，观察矿料与乳液拌合后的均匀情况。
【破乳速度的确定】
根据A组矿料和B组矿料与乳液试验拌和均匀情况进行乳化沥青破乳速度确定，如何沥青的乳化速度判定依据如表13所示：
表13乳化沥青的破乳速度判定依据
Figure GDA0003395673210000102
通过试验表明，本发明所给出的3个实施例对3种不同乳化沥青进行拌合试验，所得出的拌合状态与判定结果均与标准方法一致，如表14所示：
表14标准方法与本发明方法判定情况对比
Figure GDA0003395673210000111
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种等效表面积原理的乳化沥青破乳速度检测矿料，其特征在于，该矿料包括A组矿料和B组矿料；
A组矿料包括＜0.3mm的集料和0.3-0.6mm的集料；
B组矿料包括＜0.075mm的集料和混合集料；混合集料包括0.3-0.075mm的集料、0.3-0.6mm的集料中的一种或者两种；B组矿料中＜0.075mm的集料与混合集料的配比为(10-25)：(90-75)。
2.根据权利要求1所述的等效表面积原理的乳化沥青破乳速度检测矿料，其特征在于，所述A组矿料中＜0.3mm的集料采用标准试验比例。
3.根据权利要求1或2所述的等效表面积原理的乳化沥青破乳速度检测矿料，其特征在于，所述A组矿料中＜0.3mm的集料与A组矿料中0.3-0.6mm的集料的配比为3：97。
4.一种等效表面积原理的乳化沥青破乳速度检测方法，其特征在于，该方法步骤如下：
(1)、筛掉4.75mm以上工程用集料后进行筛分试验，测定集料各个筛孔通过率；
(2)、选取筛分试验各个筛孔集料进行比表面积的测定；
(3)、按照测定的各个筛孔通过率、比表面积及标准试验集料组成比例，计算每100份质量分数标准试验用料的比表面积；
(4)、选取标准试验所规定的2或3种规格集料，按照等效比表面积原则进行质量分数的换算，计算A组矿料、B组矿料中各规格集料所用质量分数；其中，A组矿料包括＜0.3mm的集料和0.3-0.6mm的集料；
B组矿料包括＜0.075mm的集料和混合集料；混合集料包括0.3-0.075mm的集料、0.3-0.6mm的集料中的一种或者两种；B组矿料中＜0.075mm的集料与混合集料的配比为(10-25)：(90-75)；
(5)、选取各个按照等效比表面积的原理进行试验所需A组矿料、B组矿料的配置比例及质量；
(6)、按照步骤(1)到(5)进行A组矿料、B组矿料的配置，配置完成后对乳化沥青破乳速度进行测定，根据拌合结果判定乳化沥青破乳速度。
5.根据权利要求4所述的等效表面积原理的乳化沥青破乳速度检测方法，其特征在于，所述步骤(1)中筛分试验所用的标准筛筛孔分别为4.75mm、2.26mm、1.18mm、0.6mm、0.15mm及0.075mm。
6.根据权利要求5所述的等效表面积原理的乳化沥青破乳速度检测方法，其特征在于，所述步骤(2)的筛分试验中0.075mm以下颗粒采用氮吸附法，大于0.075mm以上颗粒采用图像分析法。
7.根据权利要求4所述的等效表面积原理的乳化沥青破乳速度检测方法，其特征在于，所述步骤(4)中A组矿料中＜0.3mm的集料采用标准试验比例，即＜0.3mm的集料为固定比例。
8.根据权利要求4或7所述的等效表面积原理的乳化沥青破乳速度检测方法，其特征在于，所述步骤(4)中A组矿料中＜0.3mm的集料与A组矿料中0.3-0.6mm的集料的配比为3：97。
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