CN113008780A - 一种测量沥青与集料粘附性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用超声波清洗机测量沥青与集料粘附性的方法，属于道路工程领域。所述方法包括以下步骤：S1.将拌合好的沥青与集料混合料冷却到室温，在特定的水浴温度和超声波频率下，利用超声波清洗机对混合料进行剥落处理；S2.从水浴中取出剥落处理后的混合料，浸入到凉水中一定的时间，然后放置在空气中，待水分挥发；S3.水分挥发后，利用照相机拍摄集料的照片，采用数字图像软件对照片进行处理，计算得到剥落率计算值。与现有技术相比，本发明的利用超声波清洗机测量沥青与集料粘附性的方法能够更好的体现实际路面载荷情况下沥青剥落情况，且测量结果更加准确，具有很好的推广应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及道路工程领域，具体提供一种利用超声波清洗机测量沥青与集料粘附性的方法。
背景技术
沥青混合料是一种重要的道路工程材料，是由集料和沥青结合料拌和而成的一种复合材料。沥青与矿料间通过黏附作用形成强度，两者之间的粘附性是评价沥青混合料使用性能好坏的重要指标。
目前，公知的沥青与集料之间粘附性的测量方法是根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20—2011)中的水煮法及水浸法来实现的。该方法的原理是通过采用水煮或者水浸来破坏沥青与集料之间的粘附，人眼观察估计沥青的剥落面积，从而判断沥青与集料的粘附性好坏。沥青路面在使用过程中，有一定的空隙率，有水存在的情况下，在车辆荷载的作用下，形成了动水压力，在动水压力作用下，将沥青从集料表面剥落，从而引起路面的水损害。而传统的水煮法及水浸法不能模拟动水压力，采用人眼观察不能很好的定量表述剥落率，人为影响因素太大，故需要进一步开发更加有效的测量方法。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种利用超声波清洗机测量沥青与集料粘附性的方法。该方法能够体现实际路面载荷情况下沥青剥落情况，且测量结果更加准确。
为此，本发明提供一种测量沥青与集料粘附性的方法，包括以下步骤：
S1.将经搅拌的沥青与集料的混合料冷却，利用超声波清洗机对混合料进行剥落处理；
S2.取出剥落处理后的混合料，降温并晾干，得到表面覆盖有沥青的集料；
S3.利用照相机拍摄步骤S2所得集料的照片，采用数字图像软件对照片进行处理，采用式II计算该集料表面的沥青的剥落率，得到剥落率计算值Bc，式II如下：
Bc＝1-(Sb/Sa) 式II
其中，
Sb为集料表面的沥青粘附像素面积；
Sa为集料颗粒整体像素面积。
本发明所述的测量沥青与集料粘附性的方法，其中优选的是，为了更好体现实际荷载下的集料表面沥青剥落情况，该方法还包括采用式I对剥落率计算值Bc进行校正计算，式I如下：
B＝k1k2k3Bc (式I)，
其中，B为校正剥落率；
Bc为剥落率计算值；
k1为温度修正系数；
k2为频率影响系数；
k3为时间影响系数。
本发明所述的测量沥青与集料粘附性的方法，其中优选的是，式I中：
k1的取值为0.95-1.05；
k2的取值为0.9-1.15；
k3的取值为0.95-1.0。
本发明所述的测量沥青与集料粘附性的方法，其中优选的是：步骤S1中，所述搅拌的方法为：将加热至流动状态的热沥青添加至热集料中，并搅拌均匀。
本发明所述的测量沥青与集料粘附性的方法，其中优选的是：步骤S1中，所述冷却为冷却至20℃至30℃。
本发明所述的测量沥青与集料粘附性的方法，其中优选的是：步骤S1中，所述集料与所述沥青的重量比为100：4-6。
本发明所述的测量沥青与集料粘附性的方法，其中优选的是：步骤S1中，所述剥落处理的条件：混合料在水浴中，水浴温度为75～85℃，所述超声波清洗机的超声波频率为35-45kHz，时间为20-40min。
本发明所述的测量沥青与集料粘附性的方法，其中优选的是，步骤S2中，所述降温的方法为：将混合料浸入到25℃以下的凉水中50-70s。
本发明所述的测量沥青与集料粘附性的方法，其中优选的是，步骤S3中，所述数字图像软件为PhotoShop图像处理软件。
本发明所述的测量沥青与集料粘附性的方法，其中优选的是，步骤S3中，该集料表面的沥青的剥落率的计算方法包括以下步骤：
选取集料表面的沥青粘附面进行颜色提取，选择视域中相同颜色区域，利用直方图查看像素面积数量；选取集料整体颗粒表面外侧区域，然后进行反选，利用直方图查看集料颗粒整体像素面积，然后按照公式II计算，得到剥落面积像素比，该比值为剥落率；
公式II如下所示：Bc＝1-(Sb/Sa) 式II，
其中，Bc为剥落率计算值；
Sb为集料表面的沥青粘附像素面积；
Sa为集料颗粒整体像素面积。
本发明的利用超声波清洗机测量沥青与集料粘附性的方法和现有技术相比，具有以下突出的有益效果：
(一)利用超声波清洗机能够很好的模拟动水压力对沥青与集料的粘附性破坏，采用图像处理软件能够准确的计算集料表面的沥青剥落率，从而实现测量沥青与集料之间的粘附性的定量表征；
(二)根据超声清洗和实际路面载荷的特点，对剥落率计算值进行校正，最大限度的体现实际路面载荷下沥青与集料的粘附性情况，大大提高了对沥青与集料粘附性好坏测量的准确性。
本发明的方法简单，易于实现，具体良好的推广应用价值。
附图说明
图1是实施例1数字图像软件处理后的样品图样；
图2是实施例1数字图像软件计算的集料表面沥青剥落率像素参数示意图。
具体实施方式
以下对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例，下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件。
本发明提供的测量沥青与集料粘附性的方法，包括以下步骤：
S1.将经搅拌的沥青与集料的混合料冷却，利用超声波清洗机对混合料进行剥落处理；
S2.取出剥落处理后的混合料，降温并晾干，得到表面覆盖有沥青的集料；
S3.利用照相机拍摄步骤S2所得集料的照片，采用数字图像软件对照片进行处理，采用式II计算该集料表面的沥青的剥落率，得到剥落率计算值Bc，式II如下：
Bc＝1-(Sb/Sa) 式II
其中，
Sb为集料表面的沥青粘附像素面积；
Sa为集料颗粒整体像素面积。
在一些实施例中，为了更好体现实际荷载下的集料表面沥青剥落情况，该方法还包括采用式I对剥落率计算值Bc进行校正计算，式I如下：
B＝k1k2k3Bc (式I)，
其中，B为校正剥落率；
Bc为剥落率计算值；
k1为温度修正系数；
k2为频率影响系数；
k3为时间影响系数。
在一些实施例中，(式I)中：
k1的取值为0.95-1.05；
k2的取值为0.9-1.15；
k3的取值为0.95-1.0。
在一些实施例中，步骤S1中，所述搅拌的方法为：将加热至流动状态的热沥青添加至热集料中，并搅拌均匀。
在一些实施例中，步骤S1中，所述冷却为冷却至20℃至30℃。
在一些实施例中，步骤S1中，所述集料与所述沥青的重量比为100：4-6。
在一些实施例中，步骤S1中，所述剥落处理的条件：混合料在水浴中，水浴温度为75～85℃，所述超声波清洗机的超声波频率为35-45kHz，时间为20-40min。
在一些实施例中，步骤S2中，所述降温的方法为：将混合料浸入到25℃以下的凉水中50-70s。
在一些实施例中，步骤S3中，所述数字图像软件为PhotoShop图像处理软件。
在一些实施例中，步骤S3中，该集料表面的沥青的剥落率的计算方法包括以下步骤：
选取集料表面的沥青粘附面进行颜色提取，选择视域中相同颜色区域，利用直方图查看像素面积数量；选取集料整体颗粒表面外侧区域，然后进行反选，利用直方图查看集料颗粒整体像素面积，然后按照公式II计算，得到剥落面积像素比，该比值为剥落率；
公式II如下所示：Bc＝1-(Sb/Sa) 式II，
其中，Bc为剥落率计算值；
Sb为集料表面的沥青粘附像素面积；
Sa为集料颗粒整体像素面积。
实施例1
(1)混合料成型
将沥青(50号、70号或90号沥青)加热到140℃，将集料(石灰岩、玄武岩或花岗岩)加热至150℃，然后取集料100g置于搪瓷缸中，浇入5g已加热好的沥青，快速拌和1min，取样放置玻璃板上。
(2)安放试件
超声波清洗机设置水浴温度为80℃，超声波频率设置为40kHZ，时间设置为30min，将放有集料的玻璃板置于已加热至设置水浴温度的超声波清洗机中，开动仪器进行试验；
(3)图像处理
将玻璃板从水浴中取出，然后放入25℃水浴中1min，然后取出放置在空气中直至表面水分挥发。采用照相机对集料进行拍照，然后采用PhotoShop图像处理软件处理照片(如图1、图2所示)，并以公式II计算得到剥落率计算值Bc，数据见表1。
Bc＝1-(Sb/Sa) 式II
其中，Bc为剥落率计算值；
Sb为集料表面的沥青粘附像素面积；
Sa为集料颗粒整体像素面积。
表1各种沥青在不同类型集料表面的剥落率计算
以式I对剥落率进行校正计算，校正剥落率数据见表2：
B＝k1k2k3Bc (式I)
其中，B为校正剥落率；
Bc为剥落率计算值；
k1为温度修正系数，取值为1.05；
k2为频率影响系数，取值为0.95；
k3为时间影响系数，取值为0.95。
表2各种沥青在不同类型集料表面的校正剥落率
实施例2
(1)成型试件
将SBS改性沥青加热到165℃，将集料(石灰岩、玄武岩或花岗岩)加热至170℃，然后取集料100g置于搪瓷缸中，浇入5g已加热好的SBS改性沥青，快速拌和1min，取样放置玻璃板上。
(2)安放试件
超声波清洗机设置水浴温度为80℃，超声波频率设置为40kHZ，时间设置为30min，将放有集料的玻璃板置于已加热至设置水浴温度的超声波清洗机中，开动仪器进行试验；
(3)图像处理
将玻璃板从水浴中取出，然后放入25℃水浴中1min，然后取出放置在空气中直至表面水分挥发。采用照相机对集料进行拍照，然后采用PhotoShop图像处理软件处理照片，以公式II计算得到剥落率计算值Bc，数据见表3。
Bc＝1-(Sb/Sa) 式II
其中，Bc为剥落率计算值；
Sb为集料表面的沥青粘附像素面积；
Sa为集料颗粒整体像素面积。
表3 SBS改性沥青在不同集料表面的剥落率
以式I对剥落率进行校正计算，校正剥落率数据见表4。
B＝k1k2k3Bc (式I)
其中，B为校正剥落率；
Bc为剥落率计算值；
k1为温度修正系数，取值为1.05；
k2为频率影响系数，取值为0.95；
k3为时间影响系数，取值为0.95。
表4 SBS改性沥青在不同集料表面的校正剥落率
本发明的利用超声波清洗机测量沥青与集料粘附性的方法和现有技术相比，具有以下突出的有益效果：
(一)利用超声波清洗机能够很好的模拟动水压力对沥青与集料的粘附性破坏，采用图像处理软件能够准确的计算集料表面的沥青剥落率，从而实现测量沥青与集料之间的粘附性的定量表征；
(二)根据超声清洗和实际路面载荷的特点，对剥落率计算值进行校正，最大限度的体现实际路面载荷下沥青与集料的粘附性情况，大大提高了对沥青与集料粘附性好坏测量的准确性。
本发明的方法简单，易于实现，具体良好的推广应用价值。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种测量沥青与集料粘附性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将经搅拌的沥青与集料的混合料冷却，利用超声波清洗机对混合料进行剥落处理；
S2.取出剥落处理后的混合料，降温并晾干，得到表面覆盖有沥青的集料；
S3.利用照相机拍摄步骤S2所得集料的照片，采用数字图像软件对照片进行处理，采用式II计算该集料表面的沥青的剥落率，得到剥落率计算值Bc，式II如下：
Bc＝1-(Sb/Sa) 式II
其中，
Sb为集料表面的沥青粘附像素面积；
Sa为集料颗粒整体像素面积。
2.根据权利要求1所述的测量沥青与集料粘附性的方法，其特征在于，该方法还包括采用式I对剥落率计算值Bc进行校正计算，式I如下：
B＝k1k2k3Bc(式I)
其中，B为校正剥落率；
Bc为剥落率计算值；
k1为温度修正系数；
k2为频率影响系数；
k3为时间影响系数。
3.根据权利要求2所述的测量沥青与集料粘附性的方法，其特征在于，(式I)中：
k1的取值为0.95-1.05；
k2的取值为0.9-1.15；
k3的取值为0.95-1.0。
4.根据权利要求1所述的测量沥青与集料粘附性的方法，其特征在于：步骤S1中，所述搅拌的方法为：将加热至流动状态的热沥青添加至热集料中，并搅拌均匀。
5.根据权利要求1所述的测量沥青与集料粘附性的方法，其特征在于：步骤S1中，所述集料与所述沥青的重量比为100：4-6。
6.根据权利要求1所述的测量沥青与集料粘附性的方法，其特征在于：步骤S1中，所述冷却为冷却至20℃至30℃。
7.根据权利要求1所述的测量沥青与集料粘附性的方法，其特征在于：步骤S1中，所述剥落处理的条件：混合料在水浴中，水浴温度为75～85℃，所述超声波清洗机的超声波频率为35-45kHz，时间为20-40min。
8.根据权利要求1所述的测量沥青与集料粘附性的方法，其特征在于，步骤S2中，所述降温的方法为：将混合料浸入到25℃的凉水中50-70s。
9.根据权利要求1所述的测量沥青与集料粘附性的方法，其特征在于，步骤S3中，所述数字图像软件为PhotoShop图像处理软件。
10.根据权利要求1所述的测量沥青与集料粘附性的方法，其特征在于，步骤S3中，该集料表面的沥青的剥落率的计算方法包括以下步骤：
选取集料表面的沥青粘附面进行颜色提取，选择视域中相同颜色区域，利用直方图查看像素面积数量；选取集料整体颗粒表面外侧区域，然后进行反选，利用直方图查看集料颗粒整体像素面积，然后按照公式II计算，得到剥落面积像素比，该比值为剥落率；
公式II如下所示：Bc＝1-(Sb/Sa)式II，
其中，Bc为剥落率计算值；
Sb为集料表面的沥青粘附像素面积；
Sa为集料颗粒整体像素面积。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210622 |
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