專利名稱：：瀝青與集料交互作用能力的檢測方法瀝青與集料交互作用能力的檢測方法
技術領域：
本發(fā)禍涉及一種檢測方法。技術背景隨著瀝青路面在高等級公路中的廣泛使用，其耐久性和路面結構的早期破壞問題也日益突出。研究表明，瀝青路面的破壞現(xiàn)象與瀝青和集料界面區(qū)域的性質有很大的關系。瀝青與集料之間的交互作用能力是瀝青混合料使用性能的重要影響因素，它直接影響著瀝青混合料的強度、高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性以及抗疲勞性等基本的路用性能。因此，深入研究瀝青與集料交互作用能力的評價指標，進而分析其影響因素，揭示其作用機理，充分認識并積極改善這個作用過程具有十分重要的意義。目前，對于瀝青與集料交互作用能力評價方法較少，主要是表征水作用的粘附性試驗，包括水煮法、靜態(tài)浸水法、動態(tài)浸水法、光電分光光度法等。這些方法對于判斷集料與瀝青在水作用條件下的粘附性是一種快速、有效的方法，但是也存在明顯的不足(1)人為因素影響大，評價指標不定量。(2)試驗條件難以精確掌握，試驗數(shù)據(jù)重現(xiàn)性差。例如，水煮法中對于水的微沸狀態(tài)界定不明確，導致實際操作中對試驗條件的把握不精確。(3)評價指標的物理意義不明確，不能真正反映瀝青與集料的交互作用能力。因此，粘附性試驗通過直接或間接地測定瀝青膜的剝落率來確定粘附等級，從而反映瀝青與集料粘附性的好壞，而并不能直接表征瀝青與集料的交互作用能力。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有瀝青與集料交互作用能力評價指標不定量，試驗條件難以精確掌握，試驗數(shù)據(jù)重現(xiàn)性差，不能直接表征瀝青與集料的交互作用能力的問題，提供一種瀝青與集料交互作用能力的檢測方法。本發(fā)明的方法是按以下步驟實現(xiàn)的一、瀝青膠漿的制備a、制備集料(石料)粉，將石料去除表面雜質后，利用振動磨將石料磨細成均勻的粉狀顆粒，粉狀顆粒的粒徑為《0.15mm，用0.075mm的方孔篩將粉狀顆粒篩成O.075mm和0.0750.15mm的兩檔；b、將瀝青和粒徑為O.075mm的粉狀顆粒，或者瀝青和0.0750.15mm的粉狀顆粒以1:0.8~1.2的重量比例混合均勻，放入溫度為9011(TC的烘箱內養(yǎng)生，連續(xù)攪拌，以使瀝青與石粉顆粒充分地反應，生成瀝青膠漿；二、瀝青膠漿流變性質的測定a、將動態(tài)剪切流變儀(DSR)的工作狀態(tài)調到振動(OSCILLATION)模式下，采用O為25mm的平板夾具，采用應力接制，應力水平為10000Pa，加載頻率為10Hz;b、裝置調零；c、將0.8~1.2克攪拌均勻的瀝青膠槳放在ct)為25mm的平板夾具的下平板上，調節(jié)上平板，使下平板與上平板之間的縫隙為20202080um，用熱刀將平板周圍壓出的膠漿刮去后，在20~30°C的水與乙二醇的混合液中養(yǎng)生1525min，水與乙二醇的體積比為l:1.8~2.2;d、調節(jié)上平板，使下平板與上平板之間的縫隙為1990~2010um，按start鍵開始采集膠漿的流變性質；試驗時間為100~140s，隔912s取一個測值；測量基質瀝青的相位角&，瀝青膠漿的相位角《、復數(shù)彈性模量G'和復數(shù)粘度^等流變指標，從而測定瀝青與集料的交互作用能力。本發(fā)明的有益效果是通過流變學方法對瀝青與集料交互作用能力進檸測試，所得數(shù)據(jù)更加量化，試驗過程人為因素的影響大大減??；由于試驗條件更加精確，試驗數(shù)據(jù)的重現(xiàn)性很好；試驗在模擬正常道路環(huán)境，交通荷載條件下進行，更加接近真實的道路交通條件，評價指標的物理意義更加明確，能夠反映瀝青與集料的交互作用能力。因此本發(fā)明的方法更加科學合理。圖1是瀝青膠漿復數(shù)模量與石粉種類的關系圖，圖2是瀝青膠漿復數(shù)粘度與石粉種類的關系圖，圖3是瀝青與集料交互作用系數(shù)B與石粉種類的關系圖。具體賣施方式具體實施方式一本實施方式的方法是按以下步驟實現(xiàn)的一、瀝青膠漿的制備a、制備集料(石料)粉，將石料去除表面雜質后，利用振動磨將石料磨細成均勻的粉狀顆粒，粉狀顆粒的粒徑為《0.15mm，用0.075mm的方孔篩將粉狀顆粒篩成O.075mm和0.075~0.15mm的兩檔；b、將瀝青和粒徑為O.075mm的粉狀顆粒，或者瀝青和0.075~0.15mm的粉狀顆粒以1:0.8~1.2的重量比例混合均勻，放入溫度為9(K11(TC的烘箱內養(yǎng)生，連續(xù)攪拌，以使瀝青與石粉顆粒充分地反應，生成瀝青膠漿；二、瀝青膠漿流變性質的測定a、將動態(tài)剪切流變儀(DSR)的工作狀態(tài)調到振動(OSCILLATION)模式下，采用0為25mm的平板夾具，采用應力控制，應力水平為10000Pa，加載頻率為10Hz;b、裝置調零；c、將0.8-1.2克攪拌均勻的瀝青膠漿放在O為25mm的平板夾具的下平板上，調節(jié)上平板，使下平板與上平板之間的縫隙為2020~2080um，用熱刀將平板周圍壓出的膠漿刮去后，在20~30°C的水與乙二醇的混合液中養(yǎng)生1525min，水與乙二醇的體積比為h1.8-2.2;d、調節(jié)上平板，使下平板與上平板之間的縫隙為19902010um，按start鍵開始采集膠漿的流變性質；試驗時間為100~140s，隔9~12s取一個測值；測量基質瀝青的相位角&，瀝青膠漿的相位角&、復數(shù)彈性模量G'和復數(shù)粘度^等流變指標，從而測定瀝青與集料的交互作用能力。所述的集料為石灰?guī)r、玄武巖、砂或花崗巖。具體實施方式二本實施方式瀝青和粉狀顆粒的重量比例為1:1。其它與具體實施方式一相同。具體實施方式三本實施方式放入溫度為IO(TC的烘箱內養(yǎng)生。其它與具體實施方式一相同。具體實施方式四本實施方式水與乙二醇的體積比為1:2。其它與具體實施方式一相同。具體實施方式五本實施方式步驟二的C步驟中下平板與上平板之間的縫隙為2050um。其它與具體實施方式一相同。具體實施方式六本實施方式步驟二的c步驟中，在25。C的水與乙二醇的混合液中養(yǎng)生20min。其它與具體實施方式一相同。具體實施方式七本實施方式步驟二的d步驟中，下平板與上平板之間的縫隙為2000um。其它與具體實施方式一相同。具體實施方式八本實施方式試驗時間為120s。其它與具體實施方式一相同。具體實施方式九本實施方式隔10s取一個測值。其它與具體實施方式一相同。本發(fā)明通過基質瀝青和四種集料的相互作用，采用復數(shù)彈性模量G'、復數(shù)粘度7'以及瀝青一集料交互作用系數(shù)作為評價指標進行研究。1瀝青一集料交互作用能力評價指標1.1瀝青一集料交互作用系數(shù)瀝青與集料交互作用系數(shù)B由下式計算=tan5m/(l+,(1-1)式中《一表示瀝青膠漿的相位角；^一基質瀝青的相位角(°);-一石粉體積分數(shù)(％);交互作用系數(shù)B越大，表示瀝青-集料交互作用能力越強。由式(1-1)變形即可得到B值的表達式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>(l－1)1.2復數(shù)模量G'和復數(shù)粘度;/'瀝青膠漿的流變性能與瀝青和礦料間交互作用能力直接相關。瀝青與礦料相互作用后，瀝青在礦料的表面形成結構瀝青和自由瀝青。通常交互作用能力強，結構瀝青比例大，膠漿的復數(shù)彈性模量G'和復數(shù)粘度^較大；反之，瀝青與礦料交互作用能力較弱時，所產(chǎn)生的自由瀝青比例大，瀝青膠槳的復數(shù)彈性模量G'和復數(shù)粘度<較小。所以復數(shù)彈性模量G'和復數(shù)粘度7'越大，表示瀝青與集料的交互作用能力越強。2試驗原材料2.1石粉的基本性質本發(fā)明采用四種石料一石灰?guī)r，玄武巖，砂和花崗巖。用振動磨將石料磨細成粉狀顆粒，研磨條件盡量保持一致。用0.075mm的方孔篩分別將四種石粉篩成00.075mm和0.075-0.15mm的兩檔。根據(jù)《公路工程集料試驗規(guī)程》T0352-2000礦粉密度試驗測量兩檔石粉的表觀密度，試驗結果如表1所表l四種石粉的表觀密度<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>2.2瀝青的基本性質本發(fā)明采用瀝青的基本性質如表2所示:表2瀝青性質指標表<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>3試驗方法本發(fā)明利用動態(tài)剪^]流變儀(DSR)測試基質瀝青及瀝青和四種石粉混合反應后瀝青膠漿的流變性質。首先在100°C下將瀝青分別與四種石粉(0.0750.15mm)加熱混合、攪拌均勻，放入烘箱中養(yǎng)生待用。瀝青與石粉的質量比為1:1。試驗采用相同的器皿裝盛瀝青膠漿，相同的攪拌、養(yǎng)生條件，以保證四種瀝青膠漿制備條件的一致性。試驗在OSCILATION模式下進行，采用①25mm平行板，上下板間距2mm。采用應力控制，應力水平10000Pa，頻率為10Hz。澆膜前充分攪拌瀝青膠漿以使瀝青與石粉混合均勻，刮模后在25。C的水與乙二醇的混合液中養(yǎng)生20min。試樣的試驗時間為120s、隔10s取一個測值，測量基質瀝青的相位角&，瀝青膠漿的相位角&、復數(shù)彈性模量G'和復數(shù)粘度7'。將&、《代入(1-2)中得瀝青一集料交互作用系數(shù)。4試驗結果分析試驗測得四種瀝青膠漿的交互作用系數(shù)B、復數(shù)彈性模量G'和復數(shù)粘度^'如下表3所示表3瀝青膠漿流變性質表<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表3中瀝青膠槳的復數(shù)彈性模量G'、復數(shù)粘度7'和B值與石粉種類的關系如圖l-圖3所示分析圖1~圖3:(1)>G咖，>G血>GA，g，>7卿卿>77sAa>7;;，"g，艮卩同禾中瀝青與石灰?guī)r、玄武巖、砂、花崗巖反應的膠漿的復數(shù)模量和復數(shù)粘度均依次減小，表示瀝青與石灰?guī)r、玄武巖、砂、花崗巖的交互作用能力依次降低。(2)A^,A"^^^。〉A，^即同種瀝青與石灰?guī)r、玄武巖、砂、花崗巖反應的膠漿的B值依次減小。從(1)可得瀝青與石灰?guī)r、玄武巖、砂、花崗巖的交互作用能力依次降低。所以瀝青一集料交互作用系數(shù)B越大，表明瀝青與石粉的交互作用能力越強。從而證明用瀝青一集料交互作用系數(shù)表征瀝青與石粉的交互作用能力是正確可行的。(3)用瀝青一集料交互作用系數(shù)B值、復數(shù)彈性模量G'和復數(shù)粘度^'表征瀝青與集料交互作用能力具有一致性，三個參數(shù)都可以用來表征瀝青與集料的交互作用能力。下面比較三指標的靈敏度。假設花崗巖膠漿的參數(shù)值為1，計算出其它膠槳的參數(shù)相對于花崗巖膠漿參數(shù)的相對值。比較結果見表4:表4三指標靈敏度比較表膠漿類型B值復數(shù)彈性模量G,復數(shù)粘度^'"t+^A山花岡石111砂1.141.111.11類玄武巖1.401.121.13石灰?guī)r1.741.251.25從表4可以看出表征瀝青與集料交互作用能力，交互作用系數(shù)B值比復數(shù)彈性模量G'和復數(shù)粘度"'的靈敏度高，并且B值同時考慮了基質瀝青相位角、瀝青膠漿相位角和石粉體積分數(shù)等多種材料因素，所以綜合考慮，應選擇B值來表征瀝青與集料交互作用能力。5結論本發(fā)明利用動態(tài)剪切流變儀(DSR)對瀝青與石灰?guī)r、玄武巖、砂、花崗巖四種石粉混合反應后瀝青膠漿的流變性質進行了測試。通過研究可以得出以下結論(1)瀝青與石灰?guī)r、玄武巖、砂、花崗巖反應的膠漿的交互作用系數(shù)B值、復數(shù)彈性模量G'和復數(shù)粘度〃'依次減小，表明瀝青與石灰?guī)r、玄武巖、砂、花崗巖的交互作用能力依次降低。(2)用交互作用系數(shù)B值、復數(shù)彈性模量G'和復數(shù)粘度^表征瀝青與集料交互作用能力具有一致性。B值、復數(shù)彈性模量G'和復數(shù)粘度7'越大，表明瀝青與集料的交互作用能力越強。(3)與復數(shù)彈性模量G'和復數(shù)粘度^相比，用交互作用系數(shù)B值表征瀝青與集料的交互作用能力具有更高的靈敏度。權利要求1、一種瀝青與集料交互作用能力的檢測方法，其特征在于瀝青與集料交互作用能力的檢測方法是按以下步驟實現(xiàn)的一、瀝青膠漿的制備a、制備石料粉，將石料去除表面雜質后，利用振動磨將石料磨細成均勻的粉狀顆粒，粉狀顆粒的粒徑為≤0.15mm，用0.075mm的方孔篩將粉狀顆粒篩成＜0.075mm和0.075～0.15mm的兩檔；b、將瀝青和粒徑為＜0.075mm的粉狀顆粒，或者瀝青和0.075～0.15mm的粉狀顆粒以1∶1.8～2.2的重量比例混合均勻，放入溫度為90～110℃的烘箱內養(yǎng)生，連續(xù)攪拌，以使瀝青與石粉顆粒充分地反應，生成瀝青膠漿；二、瀝青膠漿流變性質的測定a、將動態(tài)剪切流變儀的工作狀態(tài)調到振動模式下，采用Ф為25mm的平板夾具，采用應力控制，應力水平為10000Pa，加載頻率為10Hz；b、裝置調零；c、將0.8～1.2克攪拌均勻的瀝青膠漿放在Ф為25mm的平板夾具的下平板上，調節(jié)上平板，使下平板與上平板之間的縫隙為2020～2080um，用熱刀將平板周圍壓出的膠漿刮去后，在20～30℃的水與乙二醇的混合液中養(yǎng)生15～25min，水與乙二醇的體積比為1∶2；d、調節(jié)上平板，使下平板與上平板之間的縫隙為1990～2010um，按start鍵開始采集膠漿的流變性質；試驗時間為100～140s，隔9～12s取一個測值；測量基質瀝青的相位角δm，瀝青膠漿的相位角δc、復數(shù)彈性模量G*和復數(shù)粘度η*等流變指標，從而測定瀝青與集料的交互作用能力。2、根據(jù)權利要求l所述的瀝青與集料交互作用能力的檢測方法，其特征在于所述的集料為石灰?guī)r、玄武巖、砂或花崗巖。3、根據(jù)權利要求1所述的瀝青與集料交互作用能力的檢測方法，其特征在于瀝青和粉狀顆粒的重量比例為1:1。4、根據(jù)權利要求l所述的瀝青與集料交互作用能力的檢測方法，其特征在于放入溫度為IO(TC的烘箱內養(yǎng)生。5、根據(jù)權利要求l所述的瀝青與集料交互作用能力的檢測方法，其特征在于水與乙二醇的體積比為1:2。6、根據(jù)權利要求1所述的瀝青與集料交互作用能力的檢測方法，其特征在于步驟二的c步驟中下平板與上平板之間的縫隙為2050um。7、根據(jù)權利要求l所述的瀝青與集料交互作用能力的檢測方法，其特征在于步驟二的c步驟中，在25°C的水與乙二醇的混合液中養(yǎng)生20min。8、根據(jù)權利要求l所述的瀝青與集料交互作用能力的檢測方法，其特征在于步驟二的d步驟中，下平板與上平板之間的縫隙為2000um。9、根據(jù)權利要求l所述的瀝青與集料交互作用能力的檢測方法，其特征在于試驗時間為120s。10、根據(jù)權利要求1所述的瀝青與集料交互作用能力的檢測方法，其特征在于隔10s取一個測值。全文摘要瀝青與集料交互作用能力的檢測方法，它涉及一種檢測方法。本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有瀝青與集料交互作用能力評價指標不能定量，試驗條件難以精確掌握，試驗數(shù)據(jù)重現(xiàn)性差，不能直接表征瀝青與集料的交互作用能力的問題。本發(fā)明將瀝青和粉狀顆粒以1∶0.8～1.2的重量比例混合均勻，生成瀝青膠漿；將0.8～1.2克攪拌均勻的瀝青膠漿放在φ為25mm的平板夾具的下平板上，在20～30℃的水與乙二醇的混合液中養(yǎng)生15～25min；試驗時間為100～140s。本發(fā)明所得數(shù)據(jù)更加量化，試驗過程人為因素的影響大大減??；試驗數(shù)據(jù)的重現(xiàn)性很好；試驗在模擬正常道路環(huán)境，交通荷載條件下進行，更加接近真實的道路交通條件，評價指標的物理意義更加明確，能夠反映瀝青與集料的交互作用能力。文檔編號G01N11/10GK101162193SQ20071014466公開日2008年4月16日申請日期2007年11月23日優(yōu)先權日2007年11月23日發(fā)明者吳建濤,李曉民,譚憶秋申請人:哈爾濱工業(yè)大學