CN111999238A - 一种室内模拟沥青混合料老化方法 - Google Patents

一种室内模拟沥青混合料老化方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种室内模拟沥青混合料老化方法，包括以下步骤：制备沥青混合料；对沥青混合料进行短期老化；制作标准马歇尔试件，然后进行冷却脱膜；进行长期老化；进行热氧水老化；进行沥青抽提实验得到回收沥青；对沥青混合料和回收沥青进行指标测试和组分分析；对沥青混合料和回收沥青数据进行对比，得出沥青混合料的老化程度。本发明提供的一种室内模拟沥青混合料老化方法，根据该实验方法可以对沥青混合料的老化性能进行评价，从而可以为实际工程提供理论指导。

Description

一种室内模拟沥青混合料老化方法
技术领域
本发明涉及一种室内模拟沥青混合料老化方法，属于交通运输工程技术领域。
背景技术
沥青路面具有平整度好、噪音低、易于维修等优点，已经成为江苏省及我国公路建设的主要路面结构形式。我省公路经过十多年的迅速发展，将有大量的沥青路面进入大、中修期，按照沥青路面的设计寿命(15～20年)，从现在起每年约有1％的沥青路面需要翻修。每年翻挖、铣刨下来的沥青路面材料(以下简称“旧料”)达上千万吨，如何再生利用这些资源是对推进公路循环经济发展的重大考验。
沥青路面再生技术因其能够节约沥青、砂石等原材料,同时有利于处理废料、保护环境,经济、社会环境效益显著,因此得到了大力地推广和应用。厂拌热再生技术是沥青路面再生技术中的一种，先将沥青路面铣刨，并将刨出得到的旧沥青混合料在拌合厂进行破碎和筛分，考虑沥青老化程度、混合料的矿料级配和油石比等技术指标，将合理数量的新沥青、再生剂及集料掺入进去，然后进行铺筑，其施工工艺应完全与新建沥青路面相同。厂拌热再生技术的适用性较广，可以再生层位较高的沥青面层。经过正确的设计和施工，厂拌热再生混合料的性能通常能够相当于甚至优于传统的热拌沥青混合料。因此厂拌热再生技术目前应用的最为广泛。
厂拌热再生技术就要用用到大量的RAP料，所以研究沥青混合料的老化性能对于厂拌热再生的研究至关重要，然而沥青混合料的老化过程是一个缓慢的过程，怎样在室内模拟沥青混合料的老化，用哪些指标衡量沥青混合料的老化程度就显得尤为重要。目前室内对沥青进行快速老化的方法已经较为成熟，其目的是模拟现场老化条件，加速沥青老化进程，测试沥青在不同使用阶段性质的变化情况，进而对其老化性状进测评，比较不同沥青耐老化性能，并指导沥青的路用工艺。然而沥青的老化并不完全等同于其在沥青混合料中的老化状态，在沥青混合料中，沥青是以沥青膜的状态存在于集料表面，进而受到热氧以及车轮荷载的综合作用而逐渐发生老化。沥青的老化会带来沥青混合料性能的老化，进而会带来路面使用性能的下降。因此，需要准确的判断沥青混合料的老化性能，才能够在厂拌热再生项目中更好的二次利用这些大量的RAP料。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提供一种所得样品可以用于研究或实际工程的厂拌热再生配合比设计，根据该实验方法可以对沥青混合料的老化性能进行评价，从而可以为实际工程提供理论指导的室内模拟沥青混合料老化方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种室内模拟沥青混合料老化方法，包括以下步骤：制备沥青混合料；对沥青混合料进行短期老化；制作标准马歇尔试件，然后进行冷却脱膜；进行长期老化；进行热氧水老化；进行沥青抽提实验得到回收沥青；对沥青混合料和回收沥青进行指标测试和组分分析；对沥青混合料和回收沥青数据进行对比，得出沥青混合料的老化程度。
沥青混合料制备是根据要求的矿料级配和沥青用量，按公路工程沥青及沥青混合料试验规程规定的方法进行。
短期老化按照公路工程沥青及沥青混合料试验规程规定的方法进行，具体为将沥青混合料均匀摊铺在搪瓷盘中，松铺为21～22kg/m2，将混合料放入135℃±3℃的烘箱中在强制通风条件下加热4h±5min，每小时用铲在式样盘中翻拌混合料一次，加热4h后，从烘箱中取出混合料。
标准马歇尔试件的尺寸为101.6mm×63.5mm，质量为1200g，油石比为4.6％。
长期老化具体为将式样放置于式样架上送入85℃±3℃烘箱中，在强制通风条件下连续加热60h±0.5h。
热氧水老化具体为将长期老化式样放入烘箱中加热恢复到未击实状态；然后向混合料的注入适量的水，放入压力老化容器中，按照压力老化容器加速沥青老化实验的方法进行热氧水老化实验，老化时间为6h±0.1h
指标测试包括软化点测试、5℃延度测试、25℃针入度测试和 135℃粘度测试。
组分分析包括饱和分、芳香分、胶质和沥青质百分比。
本发明的有益效果：本发明提供的一种室内模拟沥青混合料老化方法，采用多种指标，如短期氧化、通风条件下加热氧化以及热氧水老化，来控制沥青混合料老化，由于在热、氧、水多重因素组合作用下老化指标的变化规律，能够准确地判断沥青混合料的老化性能，该室内模拟沥青混合料老化方法可以为实际工程提供理论指导，能够在厂拌热再生项目中更好地二次利用这些大量的RAP料。
具体实施方式
下面对本发明作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
具体实施例1
步骤一，制样：根据要求的矿料级配和沥青用量，按公路工程沥青及沥青混合料试验规程规定的方法制备沥青混合料。
步骤二，短期老化：对步骤一得到的沥青混合料按照公路工程沥青及沥青混合料试验规程规定的方法进行短期老化。
步骤三，对步骤二得到的短期老化沥青混合料按照公路工程沥青及沥青混合料试验规程规定的方法制作标准马歇尔试件，然后冷却脱膜。标准马歇尔试件的尺寸为101.6mm×63.5mm，质量为1200g，油石比为4.6％。
步骤四，将步骤三得到的式样放置于式样架上送入82℃烘箱中，在强制通风条件下连续加热59.5h。
步骤五，热氧水老化：将步骤四得到的长期老化式样放入烘箱中加热恢复到未击实状态；然后向混合料的注入适量的水，放入压力老化容器中，按照压力老化容器加速沥青老化实验的方法进行热氧水老化实验，老化时间5.9h。
步骤六，对步骤五的热氧水沥青混合料进行沥青抽提实验得到回收沥青。
步骤七，性能检测：对步骤一拌合用的沥青和步骤六得到的抽提沥青进行指标测试。
步骤八，组分分析：对步骤一拌合用的沥青和步骤六得到的抽提沥青进行组分分析。
步骤九，性能对比：对步骤八得到的原样沥青和老化沥青数据进行对比，得出沥青混合料的老化程度。
具体实施例2
步骤一，制样：根据要求的矿料级配和沥青用量，按公路工程沥青及沥青混合料试验规程规定的方法制备沥青混合料。
步骤二，短期老化：对步骤一得到的沥青混合料按照公路工程沥青及沥青混合料试验规程规定的方法进行短期老化。
步骤三，对步骤二得到的短期老化沥青混合料按照公路工程沥青及沥青混合料试验规程规定的方法制作标准马歇尔试件，然后冷却脱膜。标准马歇尔试件的尺寸为101.6mm×63.5mm，质量为1200g，油石比为4.6％。
步骤四，将步骤三得到的式样放置于式样架上送入82℃烘箱中，在强制通风条件下连续加热60.5h。
步骤五，热氧水老化：将步骤四得到的长期老化式样放入烘箱中加热恢复到未击实状态；然后向混合料的注入适量的水，放入压力老化容器中，按照压力老化容器加速沥青老化实验的方法进行热氧水老化实验，老化时间6.1h。
步骤六，对步骤五的热氧水沥青混合料进行沥青抽提实验得到回收沥青。
步骤七，性能检测：对步骤一拌合用的沥青和步骤六得到的抽提沥青进行指标测试。
步骤八，组分分析：对步骤一拌合用的沥青和步骤六得到的抽提沥青进行组分分析。
步骤九，性能对比：对步骤八得到的原样沥青和老化沥青数据进行对比，得出沥青混合料的老化程度。
具体实施例3
步骤一，制样：根据要求的矿料级配和沥青用量，按公路工程沥青及沥青混合料试验规程规定的方法制备沥青混合料，矿量级配和沥青用量如表1所示。
表1：实施例中各抽提沥青测得的指标数值
Figure RE-GDA0002700273900000051
步骤二，短期老化：对步骤一得到的沥青混合料按照公路工程沥青及沥青混合料试验规程规定的方法进行短期老化。
步骤三，对步骤二得到的短期老化沥青混合料按照公路工程沥青及沥青混合料试验规程规定的方法制作标准马歇尔试件，然后冷却脱膜。标准马歇尔试件的尺寸为101.6mm×63.5mm，质量为1200g，油石比为4.6％。
步骤四，将步骤三得到的式样放置于式样架上送入82℃烘箱中，在强制通风条件下连续加热60h。
步骤五，热氧水老化：将步骤四得到的长期老化式样放入烘箱中加热恢复到未击实状态；然后向混合料的注入适量的水，放入压力老化容器中，按照压力老化容器加速沥青老化实验的方法进行热氧水老化实验，老化时间6h。
步骤六，对步骤五的热氧水沥青混合料进行沥青抽提实验得到回收沥青。
步骤七，性能检测：对步骤一拌合用的沥青和步骤六得到的抽提沥青进行指标测试，指标测试结果如表2所示。
表2：原样沥青和老化沥青指标测试结果
Figure RE-GDA0002700273900000061
步骤八，组分分析：对步骤一拌合用的沥青和步骤六得到的抽提沥青进行组分分析，组分分析结果如表3所示；
表3：原样沥青和老化沥青组分分析结果
组分 原样沥青 老化沥青
饱和分(％) 23.62 23.01
芳香分(％) 33.96 19.99
沥青质(％) 5.40 19.00
胶质(％) 37.02 38.00
步骤九，性能对比：对步骤八得到的原样沥青和老化沥青数据进行对比，得出沥青混合料的老化程度。
由上述结果可知，所述老化模拟后沥青混合料抽提的沥青性能 5℃延度和25℃针入度下降，135℃粘度和软化点升高。
由上述结果可知，老化模拟后沥青混合料抽提的沥青组分整体变化规律变现为：饱和分和胶质变化幅度不大，芳香分大幅度减小，沥青质大幅增加。其中，沥青老化程度可以根据沥青四组分各组分的变化情况来判断，同时也可以根据各组分变化比例，对其老化程度进行定量评价。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：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润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种室内模拟沥青混合料老化方法，其特征在于：包括以下步骤：制备沥青混合料；对沥青混合料进行短期老化；制作标准马歇尔试件，然后进行冷却脱膜；进行长期老化；进行热氧水老化；进行沥青抽提实验得到回收沥青；对沥青混合料和回收沥青进行指标测试和组分分析；对沥青混合料和回收沥青数据进行对比，得出沥青混合料的老化程度。
2.根据权利要求1所述的一种室内模拟沥青混合料老化方法，其特征在于：沥青混合料制备是根据要求的矿料级配和沥青用量，按公路工程沥青及沥青混合料试验规程规定的方法进行。
3.根据权利要求1所述的一种室内模拟沥青混合料老化方法，其特征在于：短期老化按照公路工程沥青及沥青混合料试验规程规定的方法进行，具体为将沥青混合料均匀摊铺在搪瓷盘中，松铺为21～22kg/m2，将混合料放入135℃±3℃的烘箱中在强制通风条件下加热4h±5min，每小时用铲在式样盘中翻拌混合料一次，加热4h后，从烘箱中取出混合料。
4.根据权利要求1所述的一种室内模拟沥青混合料老化方法，其特征在于：标准马歇尔试件的尺寸为101.6mm×63.5mm，质量为1200g，油石比为4.6％。
5.根据权利要求1所述的一种室内模拟沥青混合料老化方法，其特征在于：长期老化具体为将式样放置于式样架上送入85℃±3℃烘箱中，在强制通风条件下连续加热60h±0.5h。
6.根据权利要求1所述的一种室内模拟沥青混合料老化方法，其特征在于：热氧水老化具体为将长期老化式样放入烘箱中加热恢复到未击实状态；然后向混合料的注入适量的水，放入压力老化容器中，按照压力老化容器加速沥青老化实验的方法进行热氧水老化实验，老化时间为6h±0.1h。
7.根据权利要求1所述的一种室内模拟沥青混合料老化方法，其特征在于：指标测试包括软化点测试、5℃延度测试、25℃针入度测试和135℃粘度测试。
8.根据权利要求1所述的一种室内模拟沥青混合料老化方法，其特征在于：组分分析包括饱和分、芳香分、胶质和沥青质百分比。
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