CN114441530B - 路面旧沥青混合料激活程度评价方法 - Google Patents

路面旧沥青混合料激活程度评价方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种路面旧沥青混合料激活程度评价方法，涉及旧沥青再生技术领域，可用于评价不同粒径旧沥青混合料在不同加热状况下，被激活程度的高低。为解决肉眼观察旧沥青混合料激活程度误差较大的缺点，本发明通过灰度、快速抽提的方法，准确对比不同粒径旧沥青混合料的激活程度，提高对沥青激活程度的评价精度。具体步骤为，将旧沥青混合料筛分归类，对于细旧沥青混合料，运用图片灰度处理的方法，通过对比图片中像素点的平均灰度值，分辨其在烘箱、微波等加热方法下的激活程度；对于粗旧沥青混合料，运用快速抽提的方法进行处理，再运用公式分别计算其在烘箱、微波等加热方法下的激活程度。

Description

路面旧沥青混合料激活程度评价方法
技术领域
本发明涉及一种路面旧沥青混合料激活程度评价方法，属于旧沥青再生技术领域。
背景技术
据交通运输部统计数据，2021年我国公路网总规模达 519.81万公里，公路密度54.15公里/百平方公里，其中公路养护里程达514.40万公里，每年约有12％的沥青路面需要翻修，旧沥青混合料废弃量将达至220万吨之多，这些旧沥青混合料不仅会占用土地，还会对环境造成污染，随着人类生产活动对自然资源的日益消耗以及对环境保护的关注，沥青路面再生技术的应用已经受到道路行业的日益重视，将废旧沥青混合料进行再生循环利用，不仅可以减少道路建造对石料、沥青的需求，降低筑路成本，对矿产资源和环境保护也有着重要意义，是道路交通可持续发展的重要途径。科研人员对旧沥青的老化过程、旧沥青路面回收材料（Recycled asphaltpavement, RAP）的变异性、再生设备及施工质量的控制等进行了大量的研究，取得了重大进展，推动了旧沥青混合材料的回收利用。
目前对于旧沥青再生过程中的激活程度研究较少，大多只通过目测来观察旧沥青的激活程度，对于沥青整体激活程度和内部沥青是否充分激活不能很好地判断；有些采取迁移量检测沥青激活程度，这种方法为间接检测方法，工作量较大，操作较复杂。如果旧沥青混合料未能够完全被激活，在后续搅拌过程中可能导致新、旧沥青混合料不能达到完全混溶，影响了再生沥青混合料的路用性能。所以研究废旧沥青再生过程中的激活程度就显得尤为重要，现有旧沥青混合料激活程度评价方法较为缺失。
本发明基于现有沥青热再生技术，面对粗粒径旧沥青混合料内部激活程度不好评价，对于不同粒径的旧沥青混合料分别采取不同评价方法，发明一种路面旧沥青激活程度的评价方法，能够精确地辨别旧沥青激活程度。
发明内容
本发明目的是提供了一种路面旧沥青混合料激活程度评价方法，基于现有沥青热再生技术，对于不同粒径的旧沥青混合料分别采取不同评价方法，能够精确地辨别旧沥青激活程度。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
一种路面旧沥青混合料激活程度评价方法，其特征在于：包括以下步骤：
将旧沥青混合料按照粒径筛分归类为粒径较小的1#沥青混合料及粒径较大的2#沥青混合料；
对于1#沥青混合料，运用图片灰度处理的方法，通过对比图片中像素点的平均灰度值，分辨其不同加热方法下的激活程度；
对于2#沥青混合料，运用快速抽提的方法，分辨其在不同加热方法下的激活程度。
所述路面旧沥青混合料激活程度评价方法优选方案， 1#沥青混合料的粒径＜4.75mm，2#沥青混合料的粒径范围为4.75~9.5mm，1#沥青混合料及2#沥青混合料在加热时摊铺厚度均为2cm。
所述路面旧沥青混合料激活程度评价方法优选方案，1#沥青混合料在加热完成拌和后直接进行拍照，图片经处理、计算得平均灰度值；平均灰度值结果在0~30则激活程度高，沥青被完全激活；平均灰度值结果在31~45则激活程度中等；平均灰度值结果在46~60则激活程度较一般；平均灰度值结果＞60则激活程度差。
所述路面旧沥青混合料激活程度评价方法优选方案，2#沥青混合料在加热完成后，立即称取500g放入2L烧杯，加入1L三氯乙烯搅拌30s，对比质量损失，运用激活程度计算公式进行评价，激活程度＞90%则激活程度高，沥青被完全激活；激活程度在80%~90%之间则激活程度中；激活程度在70%~80%之间则激活程度一般；质量损失＜70%则激活程度差；。
所述路面旧沥青混合料激活程度评价方法优选方案，激活程度计算公式为：
式中：
式中：m3为抽提前沥青混合料质量；
m4为抽提后沥青混合料质量；
Sb沥青混合料中沥青质量；
α为沥青混合料激活程度。
本发明的优点在于：
本发明通过灰度、快速抽提的方法，能够准确对不同粒径旧沥青混合料的激活程度进行评价，提高对沥青激活程度评价的精度。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
附图1：热盘中检测温度五点的位置；
附图2：微波加热1#旧沥青混合料灰度图；
附图3：烘箱加热1#旧沥青混合料灰度图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。
对于旧沥青再生过程中的激活程度研究较少，大多仅仅只通过目测来观察旧沥青的激活程度，对于沥青整体激活程度和内部沥青是否充分激活不能很好地判断。
本实施例中灰度值是指灰度图像某个像素坐标点的值，从0至255共256级。看起来白的，值较大，接近或等于255，看起来黑的，值较小，接近或等于0。将所得像素矩阵数据求和取平均值，结果数字越小代表激活程度越高，结果数字越大代表激活程度越低。
本发明具体实施步骤如下：
实例1：
步骤1 、使用筛子将刨铣下来的沥青混合料筛分为＜4.75mm（1#）的旧沥青混合料，取两份每份称取2kg，分别均匀摊铺在加热盘中，摊铺高度取2cm，第一份编号为1，第二份编号为2。
步骤2、 把两种加热方式设置相同目标温度150℃，进行加热：
编号为1的加热盘放入微波设备中，开启微波加热设备，功率3000kW，微波频率2500Hz，旋转加热，设定目标温度150°；
设置烘箱温度150°，空置30min，烘箱温度基本达到目标温度后，把编号为2的加热盘烘箱中进行加热，加热3min后拌和沥青混合料，使之充分加热；
步骤3 、加热过程中，开始时间每隔60s，接近目标温度时转为每30s，使用红外温枪测定沥青混合料的温度，分别测定加热盘中五点的位置，具体见附图1，每次测定后计算5点的平均温度达到目标温度后，停止加热；
步骤4 、取出以上两组加热盘后进行拌合，拌合完成后立即分别进行拍照，拍照完成后裁剪图片长度为500像素，宽度为500像素，使用photoshop软件对图片进行灰度处理，具体步骤为：
（1）上传照片；
（2）图像-模式-灰度-扔掉；
1号加热盘处理后图片为附图2，2号加热盘处理后图片为附图3。
步骤5 、照片处理完成后上传至matlab得出像素矩阵，所得像素矩阵数据取平均值，得出在两种加热方式下的平均灰度值。
结果表明微波加热激活后的旧沥青混合料平均灰度值为21.3，烘箱加热激活后的旧沥青混合料平均灰度值为29.0，证明在微波条件下旧沥青混合料加热激活程度高。
实例2：
步骤1 、使用筛子分别将刨铣下来的沥青混合料筛分4.75~9.5mm（2#）的旧沥青混合料，取两份每份称取2kg，分别均匀摊铺在加热盘中，摊铺高度取2cm，第一份编号为3，第二份编号为4。
步骤2、 把两种加热方式设置相同目标温度150°，进行加热：
（1）编号为3的加热盘放入微波设备中，开启微波加热设备，功率3000kW，微波频率2500Hz，旋转加热，设定目标温度150°；
（2）设置烘箱温度150°，空置30min，烘箱温度基本达到目标温度后，把编号为4的加热盘烘箱中进行加热，加热3min后拌和沥青混合料，使之充分加热；
步骤3、 加热过程中，开始时间每隔60s，接近目标温度时转为每30s，使用红外温枪测定沥青混合料的温度，分别测定加热盘中五点的位置，具体见附图1；每次测定后计算5点的平均温度达到目标温度后，停止加热；
步骤4 、准备2L烧杯，向烧杯内加入1L三氯乙烯备用，取出加热盘，在盘中拌合均匀后，随机取出500g旧沥青混合料；
步骤5 、将旧沥青混合料加入烧杯中，用铁棒顺时针搅拌30s，搅拌完成后立即过滤三氯乙烯，取出混合料残渣，烘干后称重；
步骤6 、称取500g未加热的旧沥青混合料，将未加热的旧沥青混合料进行抽提，步骤为将混合料浸泡在2L三氯乙烯中12h，直至集料表面无沥青，将集料取出烘干称重，计算沥青混合料中沥青质量，计算公式为：
式中：m1为抽提前旧沥青混合料质量；
m2为抽提后集料质量；
Sb沥青混合料中沥青质量。
步骤7 、计算沥青混合料激活程度，对比3、4号盘中旧沥青混合料的激活程度，具体公式如下：
式中：m3为抽提前沥青混合料质量；
m4为抽提后沥青混合料质量；
Sb沥青混合料中沥青质量；
结果表明：微波加热激活后的旧沥青混合料质量损失为91.3%，大于烘箱加热激活后的旧沥青混合料的88.7%，证明在微波条件下旧沥青混合料加热激活程度高。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种路面旧沥青混合料激活程度评价方法，其特征在于：包括以下步骤：
将旧沥青混合料按照粒径筛分归类为粒径小于4.75mm的1#沥青混合料及粒径范围为4.75~9.5mm的2#沥青混合料；
对于1#沥青混合料，运用图片灰度处理的方法，通过对比图片中像素点的平均灰度值，分辨其不同加热方法下的激活程度；
对于2#沥青混合料，运用快速抽提的方法，分辨其在不同加热方法下的激活程度；
1#沥青混合料在加热完成拌和后直接进行拍照，图片经处理、计算得平均灰度值；平均灰度值结果在0~30则激活程度高，沥青被完全激活；平均灰度值结果在31~45则激活程度中等；平均灰度值结果在46~60则激活程度较一般；平均灰度值结果＞60则激活程度差；
2#沥青混合料在加热完成后，立即称取500g放入2L烧杯，加入1L三氯乙烯搅拌30s，对比质量损失，运用激活程度计算公式进行评价，激活程度＞90%则激活程度高，沥青被完全激活；激活程度在80%~90%之间则激活程度中；激活程度在70%~80%之间则激活程度一般；质量损失＜70%则激活程度差；
激活程度计算公式为：
式中：m3为抽提前沥青混合料质量；
m4为抽提后沥青混合料质量；
Sb沥青混合料中沥青质量；
α为沥青混合料激活程度。
2.根据权利要求1所述路面旧沥青混合料激活程度评价方法，其特征在于：1#沥青混合料及2#沥青混合料在加热时摊铺厚度均为2cm。
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