CN110865028A - 一种定量测定布敦岩沥青与粗集料黏附性的方法 - Google Patents

一种定量测定布敦岩沥青与粗集料黏附性的方法 Download PDF

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沈钱超
王国方
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Abstract

本发明公开了一种定量测定布敦岩沥青与粗集料黏附性的方法，该方法利用布敦沥青岩颗粒与粗集料粒径上的差异，采用先拌和再分离的方法，通过定量计算裹附在单位质量粗集料表面上的沥青组分质量，来评估BRA‑粗集料的黏附系数δ，从而更为精确、科学的评价布敦岩沥青与粗集料的黏附效果。相较于通过目测规定时间内裹附有沥青膜的粗集料的剥落面积百分率来确定黏附等级的水煮法、水浸法，干拌称重法所测得的试验效果更具准确性和有效性。

Description

一种定量测定布敦岩沥青与粗集料黏附性的方法
技术领域
本发明属于道路建设材料、养护技术领域，特别涉及一种定量测定布敦岩沥青与粗集料黏附性的方法。
背景技术
随着交通量逐渐增加，超载超速现象越来越严重，路面沥青膜剥落、掉粒、松散、坑槽等水损害频发，这不仅会降低行车舒适性，还会缩短路面的服务年限，增加养护成本。而黏附性是影响混合料结构强度与水稳定性的主要因素。因此，如何定量测定沥青与集料之间的黏附性，提高沥青混合料抗水损害的性能，成为国内外研究人员关注的重点。
目前国内外评价沥青与集料黏附性能的常用方法包括：水煮法和水浸法等。
然而，上述两种方法是通过目测规定时间内裹附有沥青膜的粗集料剥落面积百分率来确定黏附等级，这缺乏定量评价指标，且受人为因素干扰大，试验结果的准确性、有效性有待商榷。
布敦岩沥青是一种天然沥青，其外观呈深褐色细颗粒状，最大粒径一般小于2mm，稍有煤油味，主要由20％～30％(质量分数)的沥青组分以及石灰岩矿物质组成，二者相互包含，形成多孔空心球状结构。布敦岩沥青吸收沥青的能力很强，具有加强沥青与集料黏附性能的作用常被用作基质沥青改性剂。由于布敦岩沥青与普通沥青存在组分和相态方面的差异，常用的水煮法和水浸法无法直接适用于布敦岩沥青—粗集料体系。
发明内容
本发明的目的是提出一种定量测定布敦岩沥青与粗集料黏附性的方法，通过该方法可以准确测量粗集料表面剥落沥青膜的质量，从而计算出黏附系数δ来定量表征布敦岩沥青与粗集料的黏附效果。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种定量测定布敦岩沥青与粗集料黏附性的方法，该方法利用布敦岩沥青颗粒与粗集料粒径上的差异，采用先拌和再分离的方法，通过计算裹附在单位质量粗集料表面上的布敦岩沥青组分质量，测出布敦岩沥青与粗集料的黏附系数δ。具体步骤如下：
(1)分别称取干燥的粗集料与布敦岩沥青，将粗集料质量记为m1，并于160～180℃下保温6h以上，布敦岩沥青预热至96±2℃，保温2h以上；
(2)将步骤(1)保温的粗集料和预热的布敦岩沥青同时置于165±5℃的洁净拌和锅中搅拌90s以上，取出后冷却至常温；
(3)将裹附有布敦岩沥青的粗集料放在孔径为4.75mm的筛子上自然滴漏，最后留取筛孔上的粗集料；
(4)称量黏附有布敦岩沥青的粗集料质量，记为m2，则布敦岩沥青与粗集料黏附系数δ的计算公式表达如下：
Figure BDA0002249597740000021
进一步地，粗集料的粒径为4.75～9.5mm。
进一步地，将洁净的粗集料，置于105±5℃下干燥得到干燥的粗集料。
进一步地，试验中加入过多布敦岩沥青会导致浪费，考虑到经济性，又兼顾沥青与粗集料充分裹附，规定布敦岩沥青占粗集料与布敦岩沥青总质量的15％～20％，粗集料占粗集料与布敦岩沥青总质量的80％～85％。
进一步地，通过多次平行试验发现，粗集料表面多余的布敦岩沥青在60s内即可完全滴漏，故自然滴漏的滴漏时间大于60s即可。
与现有技术相比，本发明具有以下有优点：
本发明采用干拌称重法能够依据黏附系数δ定量评价布敦岩沥青与粗集料黏附效果，相较于目前常用的沥青与粗集料黏附性能评价方法水煮法和水浸法，干拌称重法拥有定量的评价指标—黏附系数δ，使人为干扰因素大大降低，显著提高了试验结果的准确性和有效性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明所述的定量测定布敦岩沥青与粗集料黏附性的试验方法做进一步说明。
本发明所述的测定布敦岩沥青与粗集料黏附性的方法，包括如下步骤：
(1)将粗集料过4.75mm和9.5mm筛孔，得到粒径4.75～9.5mm的粗集料，用洁净水洗净，置于105±5℃的烘箱中烘干，然后放在干燥器中备用。
(2)称取1000±5g干燥粗集料与150～200g的布敦岩沥青，将粗集料质量记为m1，并置于160～180℃烘箱中保温6h，布敦岩沥青预热至96℃，保温时间以2h为宜。
(3)将保温的粗集料和预热的布敦岩沥青同时置于160～170℃的洁净拌和锅中搅拌90s以上，取出后冷却至常温。
(4)将裹附有布敦岩沥青的粗集料放在孔径为4.75mm的筛子上自然滴漏，滴漏时间为90s以上，最后留取4.75mm筛孔上的粗集料。
(5)称量黏附有布敦岩沥青的粗集料质量，记为m2，则布敦岩沥青与粗集料黏附系数δ的计算为：
Figure BDA0002249597740000031
实施例1：
先将2110g布敦岩沥青在烘箱里加热至96℃，保温2h，在173℃烘箱里预加热9500g粒径为4.75～9.5mm的粗集料6h以上，将9500g粗集料质量记为m1将拌合锅加热至拌合温度165℃，然后将预热后的9500g粗集料加入拌合锅，并加入2110g(粗集料与沥青质量之比为4.5:1)上述保温备用的布敦岩沥青拌和90s，取出冷却至常温后手动过筛，筛孔孔径4.75mm，使其自然滴漏90s，去除没有黏附在粗集料表面上的布敦岩沥青，留取4.75mm筛孔上的粗集料，然后称量黏附有布敦岩沥青的粗集料质量为9659g，记为m2，计算出布敦岩沥青与粗集料黏附系数δ：
Figure BDA0002249597740000032
实施例2：
先将2000g布敦岩沥青在烘箱里加热至96℃，在173℃烘箱里预加热10000g粒径为4.75～9.5mm的粗集料6h以上，将中档粗集料质量记为m1，将拌合锅加热至拌合温度165℃，然后将预热后的10000g中档粗集料加入拌合锅，并加入2000g(粗集料与沥青质量之比为5:1)上述保温备用的布敦岩沥青拌和90s，取出冷却至常温后手动过筛，筛孔孔径4.75mm，使其自然滴漏90s，去除没有黏附在粗集料表面上的布敦岩沥青，留取4.75mm筛孔上的粗集料，然后称量黏附有布敦岩沥青的粗集料质量为10151g，记为m2，计算出布敦岩沥青—粗集料黏附系数δ：
Figure BDA0002249597740000041
实施例3：
先将1800g布敦岩沥青在烘箱里加热至96℃，在173℃烘箱里预加热12000g粒径为4.75～9.5mm的粗集料6h以上，将粗集料质量记为m1，将拌合锅加热至拌合温度165℃，然后将预热后的12000g中档粗集料加入拌合锅拌，并加入1800g(粗集料与沥青质量之比为6.7:1)上述保温备用的布敦岩沥青拌和90s，取出冷却至常温后手动过筛，筛孔孔径4.75mm，使其自然滴漏90s，去除没有黏附在粗集料表面上的布敦岩沥青，留取4.75mm筛孔上的粗集料，然后称量黏附有布敦岩沥青的粗集料质量为12151g，记为m2，计算出布敦岩沥青—粗集料黏附系数δ：
Figure BDA0002249597740000042
对比例1：
先将布敦岩沥青在烘箱里加热至96℃，称取400g粒径为9.5～13.2mm的粗集料，将粗集料逐个用细线在中部系牢，放在173℃烘箱里预加热6h以上，然后逐个取出加热的矿料颗粒用细线提起，浸入预先加热的布敦岩沥青中45s后，轻轻拿出，使集料完全为沥青膜所裹附，将裹覆沥青的集料颗粒悬挂于试验架上，使多余的沥青流掉，并在室温下冷却15min，待集料冷却后，逐个用线提起，浸入盛有煮沸水的大烧杯中央，调整加热炉，使烧杯中的水保持微沸状态，浸煮3min后，将集料从水中取出，适当冷却，然后放入一个盛有常温水的纸杯的容器中，在水中观察矿料颗粒上沥青膜的剥落程度，最后按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中表T0616-1评定布敦岩沥青与集料黏附等级为4。
对比例2：
先将石油沥青在烘箱里加热至130℃，称取600g粒径为9.5～13.2mm的粗集料，将粗集料逐个用细线在中部系牢，放在173℃烘箱里预加热6h以上，然后逐个取出加热的矿料颗粒用细线提起，浸入预先加热的石油沥青中45s后，轻轻拿出，使集料完全为沥青膜所裹附，将裹覆沥青的集料颗粒悬挂于试验架上，使多余的沥青流掉，并在室温下冷却15min，待集料冷却后，逐个用线提起，浸入盛有煮沸水的大烧杯中央，调整加热炉，使烧杯中的水保持微沸状态，浸煮3min后，将集料从水中取出，适当冷却，然后放入一个盛有常温水的纸杯的容器中，在水中观察矿料颗粒上沥青膜的剥落程度，最后按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中表T0616-1评定石油沥青与集料黏附等级为3.6。
对比例3：
先将SBS改性沥青在烘箱里加热至170℃，称取800g粒径为9.5～13.2mm的粗集料，将粗集料逐个用细线在中部系牢，放在173℃烘箱里预加热6h以上，然后逐个取出加热的矿料颗粒用细线提起，浸入预先加热的SBS改性沥青中45s后，轻轻拿出，使集料完全为沥青膜所裹附，将裹覆沥青的集料颗粒悬挂于试验架上，使多余的沥青流掉，并在室温下冷却15min，待集料冷却后，逐个用线提起，浸入盛有煮沸水的大烧杯中央，调整加热炉，使烧杯中的水保持微沸状态，浸煮3min后，将集料从水中取出，适当冷却，然后放入一个盛有常温水的纸杯的容器中，在水中观察矿料颗粒上沥青膜的剥落程度，最后按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中表T0616-1评定SBS改性沥青与集料黏附等级为4.5。
由上述实施例1～3可以看出，干拌称重法能够定量的测定粗集料与沥青的黏附效果。随着布敦岩沥青相对用量的增加，黏附系数变大，相较于粗集料与布敦岩沥青质量比为6.7：1的情况，质量比为4.5:1时黏附系数提高了0.41％，因此，通过用黏附系数来表征粗集料与沥青的裹附效果，可以清晰、准确地判断出随着沥青相对用量的提高，粗集料与沥青裹附越充分，黏附效果就越好。
而由对比例1～3可以看出，水煮法通过肉眼来判断水对沥青与集料的剥落作用，主观的评定沥青在集料表面的剥离状态，缺点在于缺少一个定量的指标，评定等级受人为影响程度较大，结果往往因人而异。

Claims (6)

1.一种定量测定布敦岩沥青与粗集料黏附性的方法，其特征在于，该方法利用布敦岩沥青颗粒与粗集料粒径上的差异，采用先拌和再分离的方法，通过计算裹附在单位质量粗集料表面上的布敦岩沥青组分质量，测出布敦岩沥青与粗集料的黏附系数δ。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)分别称取干燥的粗集料与布敦岩沥青，将粗集料质量记为m1，并于160～180℃下保温6h以上，布敦岩沥青预热至96±2℃，保温2h以上；
(2)将步骤(1)保温的粗集料和预热的布敦岩沥青同时置于165±5℃的洁净拌和锅中搅拌90s以上，取出后冷却至常温；
(3)将裹附有布敦岩沥青的粗集料放在孔径为4.75mm的筛子上自然滴漏，最后留取筛孔上的粗集料；
(4)称量黏附有布敦岩沥青的粗集料质量，记为m2，则布敦岩沥青与粗集料黏附系数δ的计算公式表达如下：
Figure FDA0002249597730000011
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，粗集料的粒径为4.75～9.5mm。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，将洁净的粗集料，置于105±5℃下干燥得到干燥的粗集料。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，布敦岩沥青占粗集料与布敦岩沥青总质量的15％～20％，粗集料占粗集料与布敦岩沥青总质量的80％～85％。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，自然滴漏的滴漏时间大于60s。
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