CN112942008B - 一种高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料用胶量的确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料用胶量的确定方法，方法包括：1)采用纯石料级配制备聚氨酯混合料，测试所述聚氨酯混合料的用胶量；2)根据所述聚氨酯混合料的各档集料对应的表面积系数，计算所述各档集料的吸油量占比；3)测试橡胶颗粒吸收聚氨酯胶黏剂的饱和时间、相同粒径橡胶颗粒和石料的吸油量，计算等体积橡胶颗粒与石料吸油比的比例关系；4)根据橡胶颗粒替换相应粒径的石料，结合所述吸油比，计算所述高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料的用胶量。本发明提供的方法用于确定橡胶颗粒掺量超过20％的聚氨酯混合料的用胶量，能使高橡胶颗粒聚氨酯混合料的路用性能达到最优。

Description

一种高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料用胶量的确定方法

技术领域

本发明涉及道路工程技术领域，尤其涉及一种高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料用胶量的确定方法。

背景技术

高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料是一种采用特定粒径(1.18～9.5mm)橡胶颗粒替换相应粒径石料形成的聚氨酯混合料，其橡胶颗粒掺量高于20％。由于橡胶颗粒的加入，当轮胎荷载作用于聚氨酯混合料时，混合料内部橡胶颗粒受压发生弹性变形，卸载后可利用橡胶颗粒的回弹，使车辙恢复；由于橡胶颗粒的变形特性远高于石料，使得混合料在低温条件下具有更高的极限弯拉应变。同时，橡胶颗粒密度约为石料密度的40％～50％，橡胶颗粒的掺加，能够有效降低铺装自重。此外，高橡胶颗粒掺量使得聚氨酯混合料具有了缓冲轮胎振动的效果，能够有效降低胎路噪音，降噪效果能达到10dB～13dB，可取代声屏障。

聚氨酯混合料用胶量对其力学性能有较大影响，通常采用马歇尔体积设计法确定具有粘弹性材料特征的聚氨酯混合料用胶量，而橡胶属于超弹性材料，对于掺配橡胶颗粒的聚氨酯混合料，其力学特性介于粘弹性材料和超弹性材料之间，且随着橡胶颗粒替换量的增加，混合料超弹性材料特征越明显，反之则粘弹性材料特征越明显。对于高橡胶颗粒替换量(＞20％)聚氨酯混合料，其超弹性材料特征较为显著，若采用马歇尔体积设计法确定其用胶量，则在测试其马歇尔稳定度及流值时，马歇尔稳定度仪卸载后混合料试件会受到橡胶颗粒回弹的影响而恢复原状，故而马歇尔试验测试结果不能真实地反映其力学强度，且马歇尔体积设计法不适用于高橡胶颗粒替换量聚氨酯混合料。目前行业内亟需提供一种高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料用胶量的确定方法。

发明内容

本发明实施例提供一种高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料用胶量确定方法，所述方法用于确定橡胶颗粒掺量超过20％的聚氨酯混合料的用胶量，能使高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料路用性能达到最优。

本发明实施例提供一种高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料用胶量的确定方法，所述方法包括：

1)采用纯石料级配制备聚氨酯混合料，测试所述聚氨酯混合料的用胶量；

2)根据所述聚氨酯混合料的各档集料对应的表面积系数，计算所述各档集料的吸油量占比；如下式：

式中，p_i为d_i～d_i+1档集料的吸油量占比；A_i为d_i～d_i+1档集料的表面积，n为集料总档数；

3)测试橡胶颗粒吸收聚氨酯胶黏剂的饱和时间、相同粒径橡胶颗粒和石料的吸油量，计算等体积橡胶颗粒与石料吸油比的比例关系；等体积橡胶颗粒与石料吸油比b如下式：

其中，m_油为体积橡胶颗粒吸油量，m_油′为石料的吸油量；

4)根据橡胶颗粒替换相应粒径的石料，结合所述吸油比，计算所述高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料的用胶量；步骤4)中，所述高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料的用胶量P如下式：

其中，M₁为橡胶颗粒吸油量，M₂为剩余石料吸油量，M为石料总质量，m_橡为橡胶颗粒的质量，m_替为替换掉的石料质量。

本发明中通过采用上述高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料用胶量的确定方法能够有效确定橡胶颗粒掺量超过20％的聚氨酯混合料的用胶量，从而更好地解决因用胶量不准确导致的强度不足、集料剥落等问题，提供更好的路用性能。

根据本发明实施例提供的一种高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料用胶量的确定方法，步骤1)中，将所述高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料所用橡胶颗粒等体积替换为同档石料，以纯石料级配制备聚氨酯混合料。

根据本发明实施例提供的一种高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料用胶量的确定方法，步骤1)中，通过马歇尔试验法测试所述聚氨酯混合料的用胶量。

根据本发明实施例提供的一种高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料用胶量的确定方法，步骤2)中，d_i～d_i+1档集料的表面积A_i如下式所示：

A_i＝r_i×k_i 式4

式中，r_i为分计筛余，k_i为表面积系数，i＝1，2，3，...n。

根据本发明实施例提供的一种高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料用胶量的确定方法，步骤3)中，还包括：分别称取第1，2，...，5号烧杯的质量m_杯1、m_杯2、m_杯3、m_杯4、m_杯5，分别向5个所述烧杯内装入质量200/a g粒径d_i～d_i+1的橡胶颗粒及m_a＝200eP_石p_i/r_i g聚氨酯的混合料，a为石料与橡胶颗粒的密度比，e为富余系数，取1.2～2，分别搅拌0、10、20、30、40min；将5个所述烧杯分别用玻璃板盖好，静置30min，将混合料扣倒在玻璃板上，分别称取所述烧杯及黏附于烧杯上的聚氨酯总质量m_t；计算不同搅拌时间下橡胶颗粒吸油量m_油t如下式：

m_油t＝m_a-(m_t-m_杯i) 式5

式中，m_a为聚氨酯的加入质量，m_t为烧杯及黏附于烧杯上的聚氨酯总质量，m_杯i为第i号烧杯的质量。

根据本发明实施例提供的一种高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料用胶量的确定方法，步骤3)中，还包括：根据不同搅拌时间下橡胶颗粒吸油量m_油t，绘制曲线并计算橡胶颗粒吸油量变化率r如下式：

r＝(m_油tN+1-m_油tN)/(t_N+1-t_N) 式6

其中，t为搅拌时间；N为≥1的整数；r≤1％时对应的所述搅拌时间为饱和时间t_饱和；

然后，分别称取第6、7号烧杯的质量m_杯6、m_杯7，粒径在d_i～d_i+1的橡胶颗粒与石料密度比为1：a，取等体积的橡胶颗粒与石料，将质量200/a g的橡胶颗粒与200g石料分别倒入第6、7号烧杯中，并分别加入相同质量的聚氨酯m_a，且掺橡胶颗粒的试件拌和时间为t_饱和，掺石料的试件拌和时间为5min；然后将所述烧杯用玻璃板盖好，静置30min，将混合料扣倒在玻璃板上，分别称取第6、7号烧杯及黏附于烧杯上的聚氨酯总质量m_杯6′、m_杯7′；计算等体积橡胶颗粒吸油量m_油和石料的吸油量m_油′如下式：

m_油＝m_a-(m_杯6′- m_杯6) 式7

m_油′＝m_a-(m_杯7′-m_杯7) 式8

其中，m_杯6′-m_杯6和m_杯7′-m_杯7分别为测橡胶和测石料时烧杯内残留的聚氨酯量。

根据本发明实施例提供的一种高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料用胶量的确定方法，步骤4)中，所述橡胶颗粒吸油量M₁、替换后的所述剩余石料吸油量M₂、石料总吸油量M₀如下式：

M₁＝M₀×p_i×c％×b 式9

M₂＝M₀×(1-p_i×c％) 式10

M₀＝M×P_石 式11

其中，p_i为d_i～d_i+1档集料的吸油量占比，b为等体积橡胶颗粒与石料的吸油比，c％为橡胶颗粒替换d_i～d_i+1档集料的百分比，M为纯石料混合料总质量，P_石为聚氨酯混合料的用胶量。

根据本发明实施例提供的一种高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料用胶量的确定方法，步骤4)中，用橡胶颗粒等体积替换d_i～d_i+1级配中c％的石料；替换掉的石料质量m_替为

m_替＝M×r_i×c％ 式12

橡胶颗粒的质量m_橡为

m_橡＝m_替/a 式13

其中，M为石料总质量，r_i为分计筛余，a为石料与橡胶颗粒的密度比。

根据本发明实施例提供的一种高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料用胶量的确定方法，所述高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料中，橡胶颗粒掺量大于20％。

本发明实施例还提供一种所述高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料用胶量的确定方法的应用，在橡胶颗粒掺量大于20％的高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料配合比设计中的应用。

本发明至少具有以下有益效果：本发明提供的高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料用胶量的确定方法，能够有效确定橡胶颗粒掺量超过20％的聚氨酯混合料的用胶量，使高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料路用性能达到最优。

附图说明

图1为本发明一些实施方式中提供的不同搅拌时间下橡胶颗粒吸油量的曲线图；

图2为本发明实施例1中提供的不同搅拌时间下橡胶颗粒吸油量的曲线图；

图3为本发明实施例2中提供的不同搅拌时间下橡胶颗粒吸油量的曲线图；

图4为本发明实施例3中提供的不同搅拌时间下橡胶颗粒吸油量的曲线图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用仪器等未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。所述方法如无特别说明均为常规方法，所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。

本发明的实施例提供一种高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料用胶量确定方法，包括如下步骤：

1)采用纯石料级配，通过马歇尔试验法测试聚氨酯混合料的用胶量P_石。

2)根据各档集料的表面积系数，如表1所示，确定各档集料的吸油量占比。

表1各档集料的表面积系数与分计筛余

序号i	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1
												筛孔尺寸d<sub>i</sub>/(mm)	19	16	13.2	9.5	4.75	2.36	1.18	0.6	0.3	0.15	0.075
表面积系数k<sub>i</sub>	0.0041	—	—	—	0.0041	0.0082	0.0164	0.0287	0.0614	0.1229	0.3277
												分计筛余r<sub>i</sub>(％)	r<sub>11</sub>	r<sub>10</sub>	r<sub>9</sub>	r<sub>8</sub>	r<sub>7</sub>	r<sub>6</sub>	r<sub>5</sub>	r<sub>4</sub>	r<sub>3</sub>	r<sub>2</sub>	r<sub>1</sub>

1kg的混合料各档集料表面积A_i为：

A_i＝r_i×k_i(i＝1,2,3，...11)

式中，r_i为分计筛余，k_i为表面积系数，i＝1，2，3，...n。

得到d_i～d_i+1档集料的吸油量占比为：

式中，p_i为d_i～d_i+1档集料的吸油量占比；A_i为d_i～d_i+1档集料的表面积，n为集料总档数。

3)测试橡胶颗粒吸收聚氨酯胶黏剂的饱和时间、相同粒径橡胶颗粒和石料的吸油量，计算比例关系。

因橡胶颗粒不同于石料的微观构造，其吸油量随搅拌时长增加而增加，先要确定橡胶颗粒的最佳搅拌时长，即饱和时间t_饱和。

分别称取第1，2，...，5号烧杯的质量分别为m_杯1、m_杯2、m_杯3、m_杯4、m_杯5，分别向5个烧杯内装入200/a g粒径d_i～d_i+1的橡胶颗粒及m_a＝200eP_石p_i/r_ig聚氨酯的混合料(e为富余系数，取1.2～2)，在一定温度下分别搅拌0、10、20、30、40分钟。

将5个烧杯分别用玻璃板盖好，在一定温度条件下静置30min，将混合料扣倒在玻璃板上，称取第i号(i＝1，2，...，5)烧杯及黏附于烧杯上的聚氨酯总质量m_t。

计算不同搅拌时间下橡胶颗粒吸油量m_油t

m_油t＝m_a-(m_t-m_杯i)

根据不同搅拌时间下橡胶颗粒吸油量，绘制曲线，如图1所示。

并计算橡胶颗粒吸油量变化率r

r＝(m_油tN+1-m_油tN)/(t_N+1-t_N)

其中，t为搅拌时间；N为≥1的整数；r≤1％时对应的搅拌时间，即饱和时间t_饱和。

分别称取第6、7号烧杯的质量m_杯6、m_杯7，粒径在d_i～d_i+1的橡胶颗粒与石料密度比为1：a，取等体积的橡胶颗粒与石料，将200/a g的橡胶颗粒与200g石料分别倒入第6、7号烧杯中，并分别加入相同质量的聚氨酯m_a，且掺橡胶颗粒的试件拌和时间为t_饱和，掺石料的试件拌和时间为5min。

将烧杯用玻璃板盖好，在一定温度条件下静置30min，将混合料扣倒在玻璃板上，分别称取第6、7号烧杯及黏附于烧杯上的聚氨酯总质量m_杯6′、m_杯7′。

计算等体积橡胶颗粒吸油量m_油和石料的吸油量m_油′

m_油＝m_a-(m_杯6′-m_杯6)

m_油′＝m_a-(m_杯7′-m_杯7)

其中，m_杯6′-m_杯6和m_杯7′-m_杯7分别为测橡胶和测石料时烧杯内残留的聚氨酯量。

等体积橡胶颗粒与石料吸油比b为：

4)针对设定的橡胶颗粒替换级配，结合橡胶石料吸油量的比例，计算该级配的用胶量。

纯石料混合料总质量为M，用橡胶颗粒等体积替换d_i～d_i+1级配中c％(0＜c≤100)的石料，替换掉的石料质量为：

m_替＝M×r_i×c％

橡胶颗粒的质量m_橡为：

m_橡＝m_替/a

由石料总质量M，马歇尔试验求得的用胶量P_石，可得原本石料总用胶量M₀＝M×P_石。从而，结合d_i～d_i+1档集料的吸油量占比p_i以及橡胶颗粒与石料的吸油比b，可计算橡胶颗粒吸油量M₁为：

M₁＝M₀×p_i×c％×b

替换后的剩余石料吸油量M₂为：

M₂＝M₀×(1-p_i×c％)

即可得到该高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料的用胶量P为：

实施例1

本实施例提供一种高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料用胶量确定方法，其中聚氨酯选用2,6-TDI型胶黏剂，橡胶颗粒所替换级配粒径为4.75～9.5mm，质量百分数为34％，替换比例为70％，石料替换前后级配如表2所示，石料密度是橡胶颗粒的2.5倍，具体包括以下步骤：

表2实施例1石料替换前后级配

步骤一：采用纯石料级配，通过马歇尔试验法测试其用胶量P_石＝4.9％。

步骤二：根据各档集料的表面积系数，确定各档集料的吸油量占比，其中原混合料级配数据如表3所示：

表3实施例1各档集料的表面积

则d₇～d₈档石料吸油量占比为：

步骤三：测试橡胶颗粒吸收聚氨酯胶黏剂的饱和时间、相同粒径橡胶颗粒和石料的吸油量，计算比例关系。

分别称取第1，2，...，5号烧杯的质量，并向5个烧杯内装入80g粒径4.75～9.5mm的橡胶颗粒及m_a＝4g聚氨酯的混合料，在20℃下分别搅拌0、10、20、30、40分钟。

将5个烧杯分别用玻璃板盖好，在20℃下静置30min，将混合料扣倒在玻璃板上，称取第i号(i＝1，2，...，5)烧杯及黏附于烧杯上的聚氨酯总质量m_t。

计算不同搅拌时间下橡胶颗粒吸油量m_油t

m_油t＝m_a-(m_t-m_杯i)

根据不同搅拌时间下橡胶颗粒吸油量，绘制曲线，如图2所示。

当t＝30min时，其吸油量变化率r

r＝(m_油tN+1-m_油tN)/(t_N+1-t_N)＝(3.38-3.29)/(40-30)＝0.9％＜1％

即饱和时间t_饱和＝30min。

分别称取第6、7号烧杯的质量m_杯6＝223.5g、m_杯7＝226g，粒径在4.75～9.5的橡胶颗粒与石料密度比为1：2.5，取等体积的橡胶颗粒与石料，将80g的橡胶颗粒与200g石料分别倒入第6、7号烧杯中，并分别加入相同质量的聚氨酯m_a＝4g，且掺橡胶颗粒的试件拌和时间为30min，掺石料的试件拌和时间为5min。

将烧杯用玻璃板盖好，在20℃下静置30min，将混合料扣倒在玻璃板上，分别称取第6、7号烧杯及黏附于烧杯上的聚氨酯总质量m_杯6′＝223.9g、m_杯7′＝227.43g。

计算等体积橡胶颗粒吸油量m_油和石料的吸油量m_油′

m_油＝m_a-(m_杯6′-m_杯6)＝4-(223.9-223.5)＝3.6g

m_油′＝m_a-(m_杯7′-m_杯7)＝4-(227.43-226)＝2.57g

等体积橡胶颗粒与石料吸油比b为：

步骤四：用等粒径等体积的橡胶颗粒替换掉c％＝70％的4.75～9.5mm粒径石料，结合橡胶石料吸油量的比例换算，计算该级配的用胶量。

已知纯石料混合料质量M为100kg，则替换掉的石料质量为：

m_替＝M×r₃×c％＝100×34％×70％＝23.8kg

橡胶颗粒的质量m_橡为：

m_橡＝m_替/a＝23.8÷2.5＝9.52kg

其中，a为石料与橡胶颗粒的密度比。

由石料总质量M，马歇尔试验求得的用胶量P_石＝4.9％，可得原本石料总吸油量M₀＝M×P_石＝4.9kg。从而，结合4.75～9.5粒径档集料的吸油量占比p₇＝7.68％以及橡胶颗粒与石料的吸油比b＝1.4，可计算橡胶颗粒吸油量M₁为：

M₁＝M₀×p₇×c％×b＝4.9×7.68％×70％×1.4＝0.369kg

替换后的剩余石料吸油量M₂为：

M₂＝M₀×(1-p₇×c％)＝4.9×(1-7.68％×70％)＝4.637kg

即可得到该高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料的用胶量P为：

采用本实施例方法确定的高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料的用胶量P和马歇尔体积设计法确定的用胶量P_石，分别制备高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料试件，做混合料路用性能试验，结果如表4所示：

表4混合料路用性能对比

根据上表，用本实施例用胶量确定方法配制的高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料各路用性能皆优于马歇尔体积设计法配制的高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料。

实施例2

本实施例提供一种高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料用胶量确定方法，其中聚氨酯选用2,4-TDI型胶黏剂，橡胶颗粒所替换级配粒径为4.75～9.5mm，质量百分数为36％，替换比例为80％，石料替换前后级配如表5所示，石料密度是橡胶颗粒的2.4倍，具体包括以下步骤：

表5实施例2石料替换前后级配

步骤一：采用纯石料级配，通过马歇尔试验法测试其用胶量P_石＝4.8％。

步骤二：根据各档集料的表面积系数，确定各档集料的吸油量占比，其中原混合料级配数据如表6所示：

表6实施例2各档集料的表面积

则d₃～d₄档石料吸油量占比为：

步骤三：测试橡胶颗粒吸收聚氨酯胶黏剂的饱和时间、相同粒径橡胶颗粒和石料的吸油量，计算比例关系。

分别称取第1，2，...，5号烧杯的质量，并向5个烧杯内装入83g粒径4.75～9.5mm的橡胶颗粒及m_a＝4g聚氨酯的混合料，在20℃下分别搅拌0、10、20、30、40分钟。

将5个烧杯分别用玻璃板盖好，在20℃下静置30min，将混合料扣倒在玻璃板上，称取第i号(i＝1，2，...，5)烧杯及黏附于烧杯上的聚氨酯总质量m_t。

计算不同搅拌时间下橡胶颗粒吸油量m_油t

m_油t＝m_a-(m_t-m_杯i)

根据不同搅拌时间下橡胶颗粒吸油量，绘制曲线，如图3所示。

当t＝20min时，其吸油量变化率r

r＝(m_油tN+1-m_油tN)/(t_N+1-t_N)＝(3.28-3.20)/(30-20)＝0.8％＜1％

即饱和时间t_饱和＝20min。

分别称取第6、7号烧杯的质量m_杯6＝224g、m_杯7＝220.3g，粒径在4.75～9.5mm的橡胶颗粒与石料密度比为1：2.4，取等体积的橡胶颗粒与石料，将83g的橡胶颗粒与200g石料分别倒入第6、7号烧杯中，并分别加入相同质量的聚氨酯4g，且掺橡胶颗粒的试件拌和时间为20min，掺石料的试件拌和时间为5min。

将烧杯用玻璃板盖好，在20℃下静置30min，将混合料扣倒在玻璃板上，分别称取第6、7号烧杯及黏附于烧杯上的聚氨酯总质量m_杯6′＝224.48g、m_杯7′＝221.46g。

计算等体积橡胶颗粒吸油量m_油和石料的吸油量m_油′

m_油＝m_a-(m_杯6′-m_杯6)＝4-(224.48-224)＝3.52g

m_油′＝m_a-(m_杯7′-m_杯7)＝4-(221.46-220.3)＝2.84g

等体积橡胶颗粒与石料吸油比b为：

步骤四：用等粒径等体积的橡胶颗粒替换掉c％＝80％的4.75～9.5粒径石料，结合橡胶石料吸油量的比例换算，计算该级配的用胶量。

已知纯石料混合料质量M为100kg，则替换掉的石料质量为：

m_替＝M×r₇×80％＝100×36％×80％＝28.8kg

橡胶颗粒的质量m_橡为：

m_橡＝m_替/a＝28.8÷2.4＝12kg

其中，a为石料与橡胶颗粒的密度比。

由石料总质量M，马歇尔试验求得的用胶量P_石＝4.8％，可得原本石料总吸油量M₀＝M×P_石＝4.8kg。从而，结合4.75～9.5mm粒径档集料的吸油量占比p₇＝8.31％以及橡胶颗粒与石料的吸油比b＝1.24，可计算橡胶颗粒吸油量M₁为：

M₁＝M₀×p₇×c％×b＝4.8×8.31％×80％×1.24＝0.396kg

替换后的剩余石料吸油量M₂为：

M₂＝M₀×(1-p₇×c％)＝4.8×(1-8.31％×80％)＝4.481kg

即可得到该高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料的用胶量P为：

采用本实施例方法确定的高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料的用胶量P和马歇尔体积设计法确定的用胶量P_石，分别制备高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料试件，做混合料路用性能试验，结果如表7所示：

表7混合料路用性能对比

根据上表，用本实施例用胶量确定方法配制的高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料各路用性能皆优于马歇尔体积设计法配制的高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料。

实施例3

本实施例提供一种高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料用胶量确定方法，其中聚氨酯选用MDI型胶黏剂，橡胶颗粒所替换级配粒径为2.36～4.75mm，质量百分数为20.2％，替换比例为100％，石料替换前后级配如表8所示，石料密度是橡胶颗粒的2.35倍，具体包括以下步骤：

表8实施例3石料替换前后级配

步骤一：采用纯石料级配，通过马歇尔试验法测试其用胶量P_石＝5.1％。

步骤二：根据各档集料的表面积系数，确定各档集料的吸油量占比，其中原混合料级配数据如表9所示：

表9实施例3各档集料的表面积

则d₆～d₇档石料吸油量占比为：

步骤三：测试橡胶颗粒吸收聚氨酯胶黏剂的饱和时间、相同粒径橡胶颗粒和石料的吸油量，计算比例关系。

分别称取第1，2，...，5号烧杯的质量，并向5个烧杯内装入82g粒径2.36～4.75mm的橡胶颗粒及m_a＝8g聚氨酯的混合料，在20℃下分别搅拌0、10、20、30、40分钟。

将5个烧杯分别用玻璃板盖好，在20℃下静置30min，将混合料扣倒在玻璃板上，称取第i号(i＝1，2，...，5)烧杯及黏附于烧杯上的聚氨酯总质量m_t。

计算不同搅拌时间下橡胶颗粒吸油量m_油t

m_油t＝m_a-(m_t-m_杯i)

根据不同搅拌时间下橡胶颗粒吸油量，绘制曲线，如图4所示。

当t＝20min时，其吸油量变化率r

r＝(m_油tN+1-m_油tN)/(t_N+1-t_N)＝(7.15-7.06)/(30-20)＝0.9％＜1％

即饱和时间t_饱和＝20min。

分别称取第6、7号烧杯的质量m_杯6＝222.32g、m_杯7＝227.2g，粒径在2.36～4.75mm的橡胶颗粒与石料密度比为1：2.35，取等体积的橡胶颗粒与石料，将82g的橡胶颗粒与200g石料分别倒入第6、7号烧杯中，并分别加入相同质量的聚氨酯8g，且掺橡胶颗粒的试件拌和时间为20min，掺石料的试件拌和时间为5min。

将烧杯用玻璃板盖好，在20℃下静置30min，将混合料扣倒在玻璃板上，分别称取第6、7号烧杯及黏附于烧杯上的聚氨酯总质量m_杯6′＝224.2g、m_杯7′＝229.27g。

计算等体积橡胶颗粒吸油量m_油和石料的吸油量m_油′

m_油＝m_a-(m_杯6′-m_杯6)＝8-(224.2-223.32)＝7.12g

m_油′＝m_a-(m_杯7′-m_杯7)＝8-(229.27-227.2)＝5.93g

等体积橡胶颗粒与石料吸油比b为：

步骤四：用等粒径等体积的橡胶颗粒替换掉c％＝100％的2.36～4.75mm粒径石料，结合橡胶石料吸油量的比例换算，计算该级配的用胶量。

已知纯石料混合料质量M为100kg，则替换掉的石料质量为：

m_替＝M×r₆×100％＝100×23％×100％＝23kg

橡胶颗粒的质量m_橡为：

m_橡＝m_替/a＝23÷2.35＝9.79kg

其中，a为石料与橡胶颗粒的密度比。

由石料总质量M，马歇尔试验求得的用胶量P_石＝5.1％，可得原本石料总吸油量M₀＝M×P_石＝5.1kg。从而，结合d₆～d₇档集料的吸油量占比p₆＝10.25％以及橡胶颗粒与石料的吸油比b＝1.2，可计算橡胶颗粒吸油量M₁为：

M₁＝M₀×p₆×c％×b＝5.1×10.25％×100％×1.2＝0.627kg

替换后的剩余石料吸油量M₂为：

M₂＝M₀×(1-p₆×c％)＝5.1×(1-10.25％×100％)＝4.577kg

即可得到该高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料的用胶量P为：

采用本实施例方法确定的高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料的用胶量P和马歇尔体积设计法确定的用胶量P_石，分别制备高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料试件，做混合料路用性能试验，结果如表10所示：

表10混合料路用性能对比

根据上表，采用本实施例提供的用胶量确定方法配制的高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料各路用性能皆优于马歇尔体积设计法配制的高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料。

最后应说明的是：以上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精神和范围。

Claims (10)

1.一种高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料用胶量的确定方法，其特征在于，包括：

1)采用纯石料级配制备聚氨酯混合料，测试所述聚氨酯混合料的用胶量；

2)根据所述聚氨酯混合料的各档集料对应的表面积系数，计算所述各档集料的吸油量占比；如下式：

式中，p_i为d_i～d_i+1档集料的吸油量占比；A_i为d_i～d_i+1档集料的表面积，n为集料总档数；

3)测试橡胶颗粒吸收聚氨酯胶黏剂的饱和时间、相同粒径橡胶颗粒和石料的吸油量，计算等体积橡胶颗粒与石料吸油比的比例关系；等体积橡胶颗粒与石料吸油比b如下式：

其中，m_油为体积橡胶颗粒吸油量，m_油′为石料的吸油量；

4)根据橡胶颗粒替换相应粒径的石料，结合所述吸油比，计算所述高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料的用胶量；步骤4)中，所述高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料的用胶量P如下式：

其中，M₁为橡胶颗粒吸油量，M₂为剩余石料吸油量，M为石料总质量，m_橡为橡胶颗粒的质量，m_替为替换掉的石料质量。

2.根据权利要求1所述的高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料用胶量的确定方法，其特征在于，步骤1)中，将所述高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料所用橡胶颗粒等体积替换为同档石料，以纯石料级配制备聚氨酯混合料。

3.根据权利要求1所述的高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料用胶量的确定方法，其特征在于，步骤1)中，通过马歇尔试验法测试所述聚氨酯混合料的用胶量。

4.根据权利要求3所述的高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料用胶量确定方法，其特征在于，步骤2)中，d_i～d_i+1档集料的表面积A_i如下式所示：

A_i＝r_i×k_i 式4

式中，r_i为分计筛余，k_i为表面积系数，i＝1，2，3，…n。

5.根据权利要求1所述的高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料用胶量确定方法，其特征在于，步骤3)中，还包括：分别称取第1，2，…，5号烧杯的质量m_杯1、m_杯2、m_杯3、m_杯4、m_杯5，分别向5个所述烧杯内装入质量200/ag粒径d_i～d_i+1的橡胶颗粒及m_a＝200eP_石p_i/r_ig聚氨酯的混合料，P_石为聚氨酯混合料的用胶量，r_i为分计筛余，a为石料与橡胶颗粒的密度比，e为富余系数，取1.2～2，分别搅拌0、10、20、30、40min；将5个所述烧杯分别用玻璃板盖好，静置30min，将混合料扣倒在玻璃板上，分别称取所述烧杯及黏附于烧杯上的聚氨酯总质量m_t；计算不同搅拌时间下橡胶颗粒吸油量m_油t如下式：

m_油t＝m_a-(m_t-m_杯i) 式5

式中，m_a为聚氨酯的加入质量，m_t为烧杯及黏附于烧杯上的聚氨酯总质量，m_杯i为第i号烧杯的质量。

6.根据权利要求5所述的高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料用胶量的确定方法，其特征在于，步骤3)中，还包括：根据不同搅拌时间下橡胶颗粒吸油量m_油t，绘制曲线并计算橡胶颗粒吸油量变化率r如下式：

r＝(m_油tN+1-m_油tN)/(t_N+1-t_N) 式6

其中，t为搅拌时间；N为≥1的整数；r≤1％时对应的所述搅拌时间为饱和时间t_饱和；

然后，分别称取第6、7号烧杯的质量m_杯6、m_杯7，粒径在d_i～d_i+1的橡胶颗粒与石料密度比为1：a，取等体积的橡胶颗粒与石料，将质量200/a g的橡胶颗粒与200g石料分别倒入第6、7号烧杯中，并分别加入相同质量的聚氨酯m_a，且掺橡胶颗粒的试件拌和时间为t_饱和，掺石料的试件拌和时间为5min；然后将所述烧杯用玻璃板盖好，静置30min，将混合料扣倒在玻璃板上，分别称取第6、7号烧杯及黏附于烧杯上的聚氨酯总质量m_杯6′、m_杯7′；计算等体积橡胶颗粒吸油量m_油和石料的吸油量m_油′如下式：

m_油＝m_a-(m_杯6′-m_杯6) 式7

m_油′＝m_a-(m_杯7′-m_杯7) 式8

其中，m_杯6′-m_杯6和m_杯7′-m_杯7分别为测橡胶和测石料时烧杯内残留的聚氨酯量，m_a为聚氨酯的加入质量。

7.根据权利要求1所述的高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料用胶量的确定方法，其特征在于，步骤4)中，所述橡胶颗粒吸油量M₁、替换后的所述剩余石料吸油量M₂、石料总吸油量M₀如下式：

M₁＝M₀×p_i×c％×b 式9

M₂＝M₀×(1-p_i×c％) 式10

M₀＝M×P_石 式11

其中，p_i为d_i～d_i+1档集料的吸油量占比，b为等体积橡胶颗粒与石料的吸油比，c％为橡胶颗粒替换d_i～d_i+1档集料的百分比，M为纯石料混合料总质量，P_石为聚氨酯混合料的用胶量。

8.根据权利要求1所述的高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料用胶量确定方法，其特征在于，步骤4)中，用橡胶颗粒等体积替换d_i～d_i+1级配中c％的石料；替换掉的石料质量m_替为

m_替＝M×r_i×c％ 式12

橡胶颗粒的质量m_橡为

m_橡＝m_替/a 式13

其中，M为石料总质量，r_i为分计筛余，a为石料与橡胶颗粒的密度比。

9.根据权利要求1-8任一项所述的高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料用胶量确定方法，其特征在于，所述高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料中，橡胶颗粒掺量大于20％。

10.一种权利要求1-9任一项所述高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料用胶量的确定方法的应用，其特征在于，在橡胶颗粒掺量大于20％的高橡胶颗粒掺量聚氨酯混合料配合比设计中的应用。

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