CN110940612A - 基于磨耗损失评价稀浆混合料初期成型能力的试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种评价微表处(或稀浆封层)稀浆混合料初期成型能力的试验方法，该试验方法包括以下步骤：制备稀浆混合料试样；利用扫刷磨耗仪对试样进行磨耗试验，并分别称取磨耗前、后试样的质量；通过磨耗前、后试样的质量之差与磨耗仪中磨耗头胶管的磨耗面积的比值，获得评价稀浆混合料初期成型能力的参数—磨耗损失值，磨耗损失值越小表明该稀浆混合料初期成型能力越好，反之越差。该试验方法能较好地模拟初期车轮对稀浆混合料的作用；该试验方法获得的数值更加定量化、更加精确，减少人为观测造成的误差，提高了测量数值得可信度和复现性；此外，该试验方法对稀浆混合料配方的比选提供了更为全面的评价手段，可有效区分高性能微表处和普通微表处，可有力推动微表处技术的高质量应用。

Description

基于磨耗损失评价稀浆混合料初期成型能力的试验方法

技术领域

本发明涉及道路工程沥青路面技术，具体地讲，涉及一种评价稀浆混合料初期成型能力的试验方法。

背景技术

稀浆封层(微表处)是一种采用专用机械设备将(改性)乳化沥青、粗细集料、填料、水和添加剂等按照设计配比拌和成稀浆混合料摊铺到原路面上，并很快开放交通的具有高抗滑和耐久性能的薄层。目前，我国大量公路进入维修养护期，公路沥青路面的养护的工作也越来越受重视。稀浆封层(微表处)作为一种施工便捷、环境污染小、造价低、开放交通快、使用寿命长的路面预防性养护技术，备受关注，并得到迅速的推广应用。

稀浆混合料的初期性能受混合料配比、养生环境、工艺参数等多方面影响，并对开放交通时间有决定性影响。现阶段的初期性能主要是依靠粘聚力试验，通过稀浆混合料的粘聚力值，判别初凝时间和开放交通时间。粘聚力试验方法简便快捷，应用广泛，但在稀浆混合料粘聚力实测时发现，当有部分大粒径料不均匀时，会有部分数据偏离，出现数值偏大的假像，且粘聚力试验与稀浆封层(微表处)开放交通时的实际受力状态有较大差距。

发明内容

为了避免现有技术中存在的不足，本发明提出一种基于磨耗损失评价稀浆混合料初期成型能力的试验方法。

用于解决技术问题的方案

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于磨耗损失评价稀浆混合料初期成型能力的试验方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)制备稀浆混合料试样，其中，试样初期的养护时间不超过5h；

(2)利用扫刷磨耗仪对试样进行磨耗试验，并分别称取磨耗前试样的质量m_a以及磨耗后试样的质量m_b；

(3)按下式计算评价稀浆混合料初期成型能力的参数—磨耗损失值AL：

AL＝(m_a-m_b)/S

式中：AL-稀浆混合料的磨耗损失值，单位为：g/m²；m_a-磨耗前试样的质量，单位为：g；m_b-磨耗后试样的质量，单位为：g；S-扫刷磨耗仪中磨耗头胶管的磨耗面积，单位为：m²。

进一步地，磨耗试验前、后的试样不经过水浴步骤。

进一步地，所述步骤(1)包括：

(1-1)将预先制备的稀浆混合料倒入模板中并刮平；

(1-2)取走模板，将试样放入恒温恒湿试验箱中养护。

进一步地，所述步骤(2)包括：

(2-1)从恒温恒湿试验箱中取出试样后，称取磨耗前试样的质量m_a；

(2-2)把装有试样的试样托盘固定在扫刷磨耗仪的升降平台上，提升平台并锁住；

(2-3)开启扫刷磨耗仪，使扫刷磨耗仪的磨耗头转动一定时间后停止；

(2-4)降下平台，将试样从盛样盘中取出；

(2-5)称取磨耗后试样的质量m_b。

进一步地，稀浆混合料的构成材料包括集料、(改性)乳化沥青和水。

进一步地，集料为全级配集料，不需要过筛。

进一步地，磨耗头胶管的内径为19mm±1mm，壁厚为5.7mm±0.7mm，长度为127mm±1mm。

进一步地，试样的初期养护时间为1h和2h。

有益效果：

提供一种基于磨耗损失评价稀浆混合料初期成型能力的试验方法，相比于现有的粘聚力试验，该方法中的磨耗试验是用特定橡胶管对稀浆混合料试件进行扫刷，能更好地模拟初期车轮对稀浆混合料的作用；此外，磨耗试验获得的数值更加定量化，数据更加精确，减少人为观测造成的误差，提高了测量数值的可信度和复现性；初期磨耗损失试验可用于评定混合料配伍性、养生初期粘聚性及抗磨耗能力，对稀浆混合料配方的比选提供了更为全面的评价手段，可有效区分高性能微表处和普通微表处，将有力推动微表处技术的高质量应用。

附图说明

图1示出了不同类型稀浆混合料初期的磨耗损失值。

具体实施方式

为了更好地说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。对于本领域技术人员熟知的方法、手段未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。

本发明提供的评价稀浆混合料初期成型能力的试验方法的基本步骤为：制备稀浆混合料磨耗试验试样、利用扫刷磨耗仪进行磨耗试验、计算稀浆混合料试样的磨耗损失。试验中的主要仪具和步骤说明如下：

(一)试验所需仪具：

(1)扫刷磨耗仪(例如，嘉兴米德机械有限公司，HL-120型扫刷磨耗仪)

a.磨耗头

磨耗头总重(包括磨耗管)615g±16g，其固定装置可在轴套内垂直自由活动，活动范围为16mm±4mm。磨耗头的转速为：自转105r/min±3r/min(转/分钟)，公转46r/min±1r/min(转/分钟)。

b.磨耗管

磨耗管为内径19mm±1mm，壁厚5.7mm±0.7mm，长度127mm±1mm的橡胶软管，磨耗管外层应为聚氯丁橡胶，中间需加筋。磨耗管外层橡胶硬度60HA-70HA。

c.试样托盘

试样托盘为平底金属圆盘，内径不小于320mm，深度50mm±5mm。试样托盘可以方便取下，并依靠夹具与升降平台固定。

(2)模板：边长为360mm±1mm的正方形塑料板，中间有以正方形中心为圆点开直径为280mm±1mm圆孔，试模厚度为13mm±0.5mm。

(3)天平：称重6000g，感量不大于1g。

(4)恒温恒湿试验箱(例如，上海一恒，LHS-250SC恒温恒湿箱)：温度25℃±1℃，湿度70％±1％。

(5)刮板：有橡胶刮片，长度不小于300mm。

(6)其它：拌锅和拌铲等。

(二)试验步骤(1)制备稀浆混合料

需要说明的是：本实施方式制备两种优选类型的稀浆混合料，旨在比较不同类型的稀浆混合料在初期成型的磨耗损失。本领域技术人员知晓，根据不同的试验目的，也可以制备更少类型(例如，一种)或更多类型(例如，大于两种)的稀浆混合料。

(1-1)A类高性能稀浆混合料

(改性)乳化沥青A制备

①加热沥青

将70#基质沥青放入145℃烘箱内不少于2h，使沥青温度达到145℃±3℃。

②皂液配置

将乳化剂和SBR乳胶加入不锈钢容器内，再加入水，搅拌均匀，然后用盐酸(HCl)边搅拌边用pH计测量pH值，直到皂液pH值为2为止。再将皂液放在垫有石棉网电炉上加热搅拌，插入温度计观测温度，当温度上升到45℃，停止加热。将皂液转移到45℃烘箱中保温待用。

③乳化剪切机预热

将部分皂液放在垫有石棉网电炉上加热到90℃-100℃，倒入到乳化剪切机中，循环1分钟，将皂液排除，再将90℃-100℃皂液倒入，循环1分钟，然后将皂液彻底排除。

④(改性)乳化沥青A制备

将计量准确的45℃皂液倒入到乳化剪切机料斗中，立即将加热145℃的沥青缓慢加入到乳化剪切机料斗中，控制加入速度，防止出现过快堵口。将计量准确的热沥青倒入后，循环1分钟，然后将获得的(改性)乳化沥青A装入干净的桶中密封待用。

其中，(改性)乳化沥青A(以2kg为例)中各原料的配比如下表1所示。

表1(改性)乳化沥青A的配比表

集料A制备：

①各档位集料准备

将下表2中的各档位集料放入105℃烘箱内4h，冷却后备用。

表2集料A的配比表

②集料A制备

根据上表2中的配比将各档位集料混合均匀，获得集料A。

需要说明的是：各档位集料不需要过筛。例如：不需要过4.75mm筛孔的筛。

A类高性能稀浆混合料制备

将集料A、(改性)乳化沥青A和水按照质量比1500：157：97拌和均匀，获得试验所需的A类高性能稀浆混合料。

需要说明的是：该配比为本实施方式的优选配比，通过拌和试验确定。下同。

(1-2)B类稀浆混合料

B类稀浆混合料的制备步骤与A类高性能稀浆混合料的制备步骤相同，不同之处在于：(1)乳化沥青B中各组分不同，见下表3；(2)集料B、乳化沥青B和水的质量比为1500：156：90。

表3乳化沥青B的配比表

(2)制备稀浆混合料试样

A类高性能稀浆混合料试样：

①将油毛毡圆片平铺在磨耗仪的操作台上，再将模板放在平整的油毛毡圆片上居中。

②将A类高性能稀浆混合料倒入模板中并迅速刮平。

③取走模板，将试样放入恒温恒湿试验箱中养护，并准确记录养护时间。

需要说明的是：

(1)为了最终评价高性能稀浆混合料的初期成型能力，在该步骤中，试样初期的养护时间不超过5h，优选为1h和2h。

(2)为了便于后述磨耗试验的进行，试样厚度为13mm±0.5mm。

B类稀浆混合料试样的制备步骤与A类高性能稀浆混合料试样的制备步骤相同。

(3)磨耗试验

①从恒温恒湿试验箱中取出试样，称取油毛毡圆片及试样的合计质量(m_a)，准确至1g。

②把装有试样的试样托盘固定在扫刷磨耗仪升降平台上，提升平台并锁住，此时试样顶起磨耗头。

③开动位器，使磨耗头转动300s±2s后停止。

需要说明的是：每次试验后把磨耗头上的橡胶管转动一定角度，以获得一个新磨耗面(用过的面不得使用)，或换上新的橡胶管。

④降下平台，将试样从盛样盘中取出，用软毛扫刷仔细将松散料从试样清理干净。

④称取清理后试样与油毛毡的总质量(m_b)。

由此分别获得A、B类稀浆混合料试样磨耗前的油毛毡圆片及试样的合计质量(m_a)以及磨耗试验后且经过清理的A、B类稀浆混合料试样与油毛毡的总质量(m_b)。

需要说明的是：

(1)磨耗试验前后的试样不经过水浴(浸水)步骤。

(2)为了便于称重，本实施方式采用称取油毛毡圆片及试样的合计质量的方式。本领域技术人员知晓，也可以直接称取试样的质量。

(4)计算磨耗损失

按下式(1)计算A、B稀浆混合料试样的磨耗损失，具体计算结果见下表4及图1。由此可以获得不同种类稀浆混合料初期磨耗损失值，通过这些磨耗损失值可以直观地表征稀浆混合料的初期成型能力。

AL＝(m_a-m_b)/S (1)

式中：AL-稀浆混合料的磨耗损失值(g/m²)

m_a-磨耗前的试样的质量(g)

m_b-磨耗后试样的质量(g)

S-磨耗头胶管的磨耗面积(由仪器说明书提供)(m²)。

表4不同类型稀浆混合料初期磨耗损失值

以上已经描述了本发明的实施方式，上述说明是示例性的，并非穷尽性的。在不偏离所说明的实施方式的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释实施方式的方法，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本发明披露的实施方式。

Claims (8)

1.一种基于磨耗损失评价稀浆混合料初期成型能力的试验方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)制备稀浆混合料试样，其中，试样的初期养护时间不超过5h；

(2)利用扫刷磨耗仪对试样进行磨耗试验，并分别称取磨耗前试样的质量m_a以及磨耗后试样的质量m_b；

(3)按下式计算评价稀浆混合料初期成型能力的参数—磨耗损失值AL：

AL＝(m_a-m_b)/S

式中：AL-稀浆混合料的磨耗损失值，单位为：g/m²；m_a-磨耗前试样的质量，单位为：g；m_b-磨耗后试样的质量，单位为：g；S-扫刷磨耗仪中磨耗头胶管的磨耗面积，单位为：m²。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，磨耗试验前、后的试样不经过水浴步骤。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)包括：

(1-1)将预先制备的稀浆混合料倒入模板中并刮平；

(1-2)取走模板，将试样放入恒温恒湿试验箱中养护。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)包括：

(2-1)从恒温恒湿试验箱中取出试样后，称取磨耗前试样的质量m_a；

(2-2)把装有试样的试样托盘固定在扫刷磨耗仪的升降平台上，提升平台并锁住；

(2-3)开启扫刷磨耗仪，使扫刷磨耗仪的磨耗头转动一定时间后停止；

(2-4)降下平台，将试样从盛样盘中取出；

(2-5)称取磨耗后试样的质量m_b。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，稀浆混合料的构成材料包括集料、(改性)乳化沥青和水。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，集料为全级配集料，不需要过筛。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，磨耗头胶管的内径为19mm±1mm，壁厚为5.7mm±0.7mm，长度为127mm±1mm。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，试样的初期养护时间为1h和2h。

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