CN112098454A - 一种基于体积膨胀的沥青混合料冰点测定方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于体积膨胀的沥青混合料冰点测定方法，本发明涉及一种沥青混合料冰点测定方法。本发明要解决现有沥青混合料冰点测试方法结果不准确，精度较低的问题。方法：一、试件准备；二、样品固定；三、降低温度及确定冰点。本发明用于基于体积膨胀的沥青混合料冰点测定。

Description

一种基于体积膨胀的沥青混合料冰点测定方法
技术领域
本发明涉及一种沥青混合料冰点测定方法。
背景技术
蓄盐沥青混合料因其使用效果良好，环境污染小得到了广泛的应用。蓄盐沥青混合料是在沥青混合料内部掺入盐化物材料，通过盐化物的不断析出降低冰点，实现融冰化雪或使冰雪易于清除的功能。由于使用环境存在差异，因此，需要沥青混合料具有不同除冰雪能力，为有效评价蓄盐沥青混合料的除冰雪能力，需对沥青混合料的冰点进行准确测定。
目前通过测试结冰海绵与混合料表面间的粘结强度间接测试蓄氯盐沥青混合料冰点，以粘结强度小于0.1MPa作为判断已结冰的标准。这种方法以粘结强度为间接指标，与结冰这一物理现象缺乏直接联系，测试结果准确性不足；以1℃-2℃为测试温度取值间隔，测试结果仅能精确至1℃，精度不足。目前缺乏一种基于直接物理指标准确测试沥青混合料冰点的方法。
发明内容
本发明要解决现有沥青混合料冰点测试方法结果不准确，精度较低的问题，而提供一种基于体积膨胀的沥青混合料冰点测定方法。
一种基于体积膨胀的沥青混合料冰点测定方法，它是按照以下步骤进行的：
一、试件准备：
将沥青混合料制备成车辙试件，然后切割得到沥青混合料试件，在沥青混合料试件的待测面制备散斑，得到预处理后的试件，利用最大理论密度仪，按JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》的T0717沥青混合料饱水率试验对预处理后的试件进行真空饱水，得到饱水沥青混合料试件；
所述的沥青混合料试件的长为150mm～300mm，宽和高均为50mm～100mm；
二、样品固定：
将饱水沥青混合料试件放在样品台上，并置于可进行低温控制且具有透明观察窗的环境试验箱中，数字散斑摄像头位于环境试验箱外部并朝向透明观察窗，将饱水沥青混合料试件待测面朝向数字散斑摄像头；
三、降低温度及确定冰点：
按不大于6℃/h的降温速率降低环境试验箱内温度，并用数字散斑摄像头以不大于1min的间隔时间拍摄试件表面散斑，同时使用数字散斑图像处理软件对拍摄图像进行处理，取图像中沿试件表面长度方向的两点为基准点，且两点间距离不小于试件长度的2/3，分析降温过程中两基准点间距变化，以两基准点间距由缩短转为延长的转折温度作为冰点，即完成了一种基于体积膨胀的沥青混合料冰点测定方法。
本发明的有益效果是：1)利用最大理论密度仪对试件进行真空保水。本发明参考《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中T0717沥青混合料饱水率试验，使用最大理论密度仪对试件真空饱水，使内部空隙被水填充，保证试件体积膨胀足够显著且可被观测，并较好地模拟了实际环境下沥青混合料的保水状态。
2)以沥青混合料体积变化作为观测指标，准确测试沥青混合料冰点。基于水结冰体积发生膨胀，进而使沥青混合料体积膨胀的原理，以沥青混合料试件体积变化作为观测指标，解决了拉拔力等间接指标无法准确反映沥青混合料冰点的问题，实现了对沥青混合料冰点的准确测试。
3)基于数字散斑技术分析沥青混合料试件体积变化。数字散斑是一种非接触式的光学测量技术，通过搜索目标区域变形后的位置来计算目标区域的位移场。该方法精度高，可分析动态应变场的优点。基于数字散斑技术对温度降低过程中试件体积变化进行动态测试，有助于准确判定体积由减小转为增长的拐点。本测试方法精度取决于环境试验箱的精度控制，可使测试结果精确度至少达到0.1℃，实现对沥青混合料冰点的准确测试。
本发明用于一种基于体积膨胀的沥青混合料冰点测定方法。
附图说明
图1为实施例一步骤三中基准点选取的示意图；
图2为实施例一步骤三中降温过程两基准点间距变化曲线。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式一种基于体积膨胀的沥青混合料冰点测定方法，它是按照以下步骤进行的：
一、试件准备：
将沥青混合料制备成车辙试件，然后切割得到沥青混合料试件，在沥青混合料试件的待测面制备散斑，得到预处理后的试件，利用最大理论密度仪，按JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》的T0717沥青混合料饱水率试验对预处理后的试件进行真空饱水，得到饱水沥青混合料试件；
所述的沥青混合料试件的长为150mm～300mm，宽和高均为50mm～100mm；
二、样品固定：
将饱水沥青混合料试件放在样品台上，并置于可进行低温控制且具有透明观察窗的环境试验箱中，数字散斑摄像头位于环境试验箱外部并朝向透明观察窗，将饱水沥青混合料试件待测面朝向数字散斑摄像头；
三、降低温度及确定冰点：
按不大于6℃/h的降温速率降低环境试验箱内温度，并用数字散斑摄像头以不大于1min的间隔时间拍摄试件表面散斑，同时使用数字散斑图像处理软件对拍摄图像进行处理，取图像中沿试件表面长度方向的两点为基准点，且两点间距离不小于试件长度的2/3，分析降温过程中两基准点间距变化，以两基准点间距由缩短转为延长的转折温度作为冰点，即完成了一种基于体积膨胀的沥青混合料冰点测定方法。
随温度降低，水的体积首先减小，随后由于结晶体积膨胀，这种体积变化趋势的转折点可作为冰点的评判依据，从而直接测试沥青混合料冰点。
利用饱水沥青混合料内水分结冰时体积膨胀的原理，通过测试饱水沥青混合料降温过程中体积变化，以体积收缩转为体积膨胀的转变温度做为冰点，实现对沥青混合料冰点的精确测定。
本实施方式的有益效果是：1)利用最大理论密度仪对试件进行真空保水。本发明参考《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中T0717沥青混合料饱水率试验，使用最大理论密度仪对试件真空饱水，使内部空隙被水填充，保证试件体积膨胀足够显著且可被观测，并较好地模拟了实际环境下沥青混合料的保水状态。
2)以沥青混合料体积变化作为观测指标，准确测试沥青混合料冰点。基于水结冰体积发生膨胀，进而使沥青混合料体积膨胀的原理，以沥青混合料试件体积变化作为观测指标，解决了拉拔力等间接指标无法准确反映沥青混合料冰点的问题，实现了对沥青混合料冰点的准确测试。
3)基于数字散斑技术分析沥青混合料试件体积变化。数字散斑是一种非接触式的光学测量技术，通过搜索目标区域变形后的位置来计算目标区域的位移场。该方法精度高，可分析动态应变场的优点。基于数字散斑技术对温度降低过程中试件体积变化进行动态测试，有助于准确判定体积由减小转为增长的拐点。本测试方法精度取决于环境试验箱的精度控制，可使测试结果精确度至少达到0.1℃，实现对沥青混合料冰点的准确测试。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中将沥青混合料制备成车辙试件具体按JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》T0703轮碾法制备。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同的是：步骤一中在沥青混合料试件的待测面制备散斑，具体为在待测面均匀喷涂哑光白漆底，干透后在哑光白漆底上喷涂哑光黑漆点作为散斑。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤一中在沥青混合料试件的待测面制备散斑，具体为利用切割或打磨将沥青混合料试件待测面沥青去除，露出内部集料表面，以集料作为天然散斑。其它与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤一中所述的沥青混合料试件为150mm×50mm×50mm的条状试件。其它与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤三中以0℃为起始温度，按不大于6℃/h的降温速率降低环境试验箱内温度。其它与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤三中按6℃/h的降温速率降低环境试验箱内温度。其它与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤三中用数字散斑摄像头以1min的间隔时间拍摄试件表面散斑。其它与具体实施方式一至七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：步骤三中两点间距离为试件长度的2/3。其它与具体实施方式一至八相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：步骤三中两点间距离为143mm～144mm。其它与具体实施方式一至九相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：
一种基于体积膨胀的沥青混合料冰点测定方法，它是按照以下步骤进行的：
一、试件准备：
将沥青混合料制备成车辙试件，然后切割得到沥青混合料试件，在沥青混合料试件的待测面制备散斑，得到预处理后的试件，利用最大理论密度仪，按JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》的T0717沥青混合料饱水率试验对预处理后的试件进行真空饱水，得到饱水沥青混合料试件；
所述的沥青混合料试件为150mm×50mm×50mm的条状试件；
二、样品固定：
将饱水沥青混合料试件放在样品台上，并置于可进行低温控制且具有透明观察窗的环境试验箱中，数字散斑摄像头位于环境试验箱外部并朝向透明观察窗，将饱水沥青混合料试件待测面朝向数字散斑摄像头；
三、降低温度及确定冰点：
以0℃为起始温度，按6℃/h的降温速率降低环境试验箱内温度，并用数字散斑摄像头以1min间隔拍摄试件表面散斑，同时使用数字散斑图像处理软件对拍摄图像进行处理，取图像中沿试件表面长度方向的两点为基准点，且两点间距离为143.5685mm，分析降温过程中两基准点间距变化，以两基准点间距由缩短转为延长的转折温度作为冰点，即完成了一种基于体积膨胀的沥青混合料冰点测定方法。
步骤一中将沥青混合料制备成车辙试件具体按JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》T0703轮碾法制备。
步骤一中在沥青混合料试件的待测面制备散斑，具体为利用切割或打磨将沥青混合料试件待测面沥青去除，露出内部集料表面，以集料作为天然散斑。
步骤一中所述的沥青混合料为AC-13沥青混合料。
本实施例步骤二中所述的环境试验箱的温度控制精度为0.1℃，因此，本实施例的测试结果精度可达到0.1℃。
图1为实施例一步骤三中基准点选取的示意图。由图可知，基准点位于试件两端。
图2为实施例一步骤三中降温过程两基准点间距变化曲线。由图可知，随温度降低试件先收缩，两基准点间距缩短，然后内部水分结冰，试件体积膨胀，两基准点间距增大，转折点对应的时间为3min，经计算3min时的冰点为-0.3℃。

Claims (10)

1.一种基于体积膨胀的沥青混合料冰点测定方法，其特征在于它是按照以下步骤进行的：
一、试件准备：
将沥青混合料制备成车辙试件，然后切割得到沥青混合料试件，在沥青混合料试件的待测面制备散斑，得到预处理后的试件，利用最大理论密度仪，按JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》的T0717沥青混合料饱水率试验对预处理后的试件进行真空饱水，得到饱水沥青混合料试件；
所述的沥青混合料试件的长为150mm～300mm，宽和高均为50mm～100mm；
二、样品固定：
将饱水沥青混合料试件放在样品台上，并置于可进行低温控制且具有透明观察窗的环境试验箱中，数字散斑摄像头位于环境试验箱外部并朝向透明观察窗，将饱水沥青混合料试件待测面朝向数字散斑摄像头；
三、降低温度及确定冰点：
按不大于6℃/h的降温速率降低环境试验箱内温度，并用数字散斑摄像头以不大于1min的间隔时间拍摄试件表面散斑，同时使用数字散斑图像处理软件对拍摄图像进行处理，取图像中沿试件表面长度方向的两点为基准点，且两点间距离不小于试件长度的2/3，分析降温过程中两基准点间距变化，以两基准点间距由缩短转为延长的转折温度作为冰点，即完成了一种基于体积膨胀的沥青混合料冰点测定方法。
2.根据权利要求1所述的一种基于体积膨胀的沥青混合料冰点测定方法，其特征在于步骤一中将沥青混合料制备成车辙试件具体按JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》T0703轮碾法制备。
3.根据权利要求1所述的一种基于体积膨胀的沥青混合料冰点测定方法，其特征在于步骤一中在沥青混合料试件的待测面制备散斑，具体为在待测面均匀喷涂哑光白漆底，干透后在哑光白漆底上喷涂哑光黑漆点作为散斑。
4.根据权利要求1所述的一种基于体积膨胀的沥青混合料冰点测定方法，其特征在于步骤一中在沥青混合料试件的待测面制备散斑，具体为利用切割或打磨将沥青混合料试件待测面沥青去除，露出内部集料表面，以集料作为天然散斑。
5.根据权利要求1所述的一种基于体积膨胀的沥青混合料冰点测定方法，其特征在于步骤一中所述的沥青混合料试件为150mm×50mm×50mm的条状试件。
6.根据权利要求1所述的一种基于体积膨胀的沥青混合料冰点测定方法，其特征在于步骤三中以0℃为起始温度，按不大于6℃/h的降温速率降低环境试验箱内温度。
7.根据权利要求1所述的一种基于体积膨胀的沥青混合料冰点测定方法，其特征在于步骤三中按6℃/h的降温速率降低环境试验箱内温度。
8.根据权利要求1所述的一种基于体积膨胀的沥青混合料冰点测定方法，其特征在于步骤三中用数字散斑摄像头以1min的间隔时间拍摄试件表面散斑。
9.根据权利要求1所述的一种基于体积膨胀的沥青混合料冰点测定方法，其特征在于步骤三中两点间距离为试件长度的2/3。
10.根据权利要求5所述的一种基于体积膨胀的沥青混合料冰点测定方法，其特征在于步骤三中两点间距离为143mm～144mm。
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