专利名称：一种确定泡沫沥青最佳发泡参数的方法
技术领域：
本发明属于道路工程领域，涉及泡沫浙青最佳发泡参数的确定。
背景技术：
浙青的发泡特性是影响泡沫浙青混合料性能和冷再生工程应用成败的关键因素之一。目前，浙青的发泡特性评价主要采用膨胀率(ERm)和半衰期(τ1/2)指标。膨胀率是指在浙青发泡状态下测量的最大体积与未发泡状态下的体积之比，半衰期是指泡沫浙青最大体积缩小到该体积一半所用的时间。膨胀率实际上是浙青黏度的一种衡量方式，膨胀率越大说明浙青的黏度越小，与混合料接触的面积越大，越容易拌和。而半衰期则描述了泡沫浙青的稳定性，半衰期越长，说明泡沫浙青越不容易衰减，与集料拌和的时间越长。试验室测试浙青发泡特性主要通过变化发泡参数(发泡温度、用水量)研究膨胀率和半衰期的变化规律，以期找到最佳的发泡效果。通常情况下，膨胀率和半衰期是一对相互矛盾的评价指标，单独选取较大的膨胀率或者较长的半衰期，都不能达到满意的效果。为了得到两者均适合工程应用的数值，需要寻找两者的平衡点，即膨胀率和半衰期均处于工程应用的允许范围。然而，满足工程应用要求的发泡参数往往不是唯一的，由于没有明确的数值评价标准， 在某些情况下难以判断最佳发泡参数。浙青发泡试验主要目的是用于确定浙青的最佳发泡温度和最佳发泡用水量。我国浙青路面再生规范对泡沫浙青的技术要求是膨胀率> 10，半衰期>8秒。在再生规范中， 如
图1所示，根据确定容许膨胀率对应的用水量Hi1和容许半衰期对应的用水量m2，取平均值作为最佳发泡用水量m。pt，m。pt= (Hi^m2)/20这实际上是一种比较理想化的状态，所得发泡数据应满足随着用水量的增大，膨胀率单调递增，半衰期单调递减这种情况。实际发泡试验数据可能没有那么理想。主要现象有(1)半衰期并不一定随用水量增加而单调减少，特别是当用水量较大时。(2)若试验结果均大于规范容许值，那么只有通过回归曲线外延后才能得到Hi1和 Hl2值，此时所得最佳用水量的结果可能会存在较大偏差。当上述情况出现时，这种发泡参数确定方法就缺乏可操作性。而且，即便是试验数据比较理想，可以按照这种方法计算时，所得用水量也不一定是最佳的。这是因为，此方法明显缺乏数学和物理根据，对于给定的一组浙青发泡试验数据，当取不同的容许指标值时， 所得的最佳发泡用水量是不同的，这明显不符常理。因此，目前确定浙青发泡参数还是以经验判断为主，一般的做法是根据发泡试验结果绘制膨胀率、半衰期随用水量变化的曲线图， 取膨胀率和半衰期都比较大的情况。此外，南非的Jenkins教授曾提出了发泡指数FI的评价指标。FI指标计算时需要查诺模图，并且在诺模图中只给出了部分发泡条件下的情况，导致该指标计算很不方便，通用性很差，在工程实践中极少应用
发明内容
为了解决上述问题，本发明的一个目的在于提供一种确定泡沫浙青的发泡能力的方法，使用该方法能够简单、精确的确定浙青的发泡能力，并克服现有技术中发泡能力评价误差较大的缺陷。本发明的另一个目的是提供一种根据上述的确定泡沫浙青的发泡能力的方法，确定泡沫浙青的最佳发泡条件的方法。本发明还有一个目的是提供一种确定具有最佳发泡能力的发泡浙青的方法。为了实现本发明的第一个目的，本发明提供了一种确定泡沫浙青的发泡能力的方法，其特征在于采用浙青的发泡能量FE作为评价指标来确定浙青的发泡能力，其中发泡能量FE通过下式⑴确定FE = ^-^·(1)
In 2其中，FE为浙青的发泡能量，ERa为浙青的实际最大膨胀率，τ 1/2为膨胀半衰期。能量是影响泡沫浙青物理性能的重要因素。浙青发泡过程中，在发泡舱内水遇到热浙青，瞬时转变为水蒸气，体积迅速膨胀产生压力，推动泡沫浙青喷出。从能量转换角度考虑，正是通过发泡过程，使泡沫浙青储存了原来热浙青的部分热能(这部分能量定义为发泡能量)，从而减少了拌和集料所需作的功。泡沫浙青衰变既是“泡沫”的体积衰变过程，也是“泡沫”的能量衰变过程。在发泡瞬间，泡沫浙青体积最大，储存的发泡能量也最大，当时间趋于无穷大时，泡沫浙青趋于完全衰减成不再是有“泡沫”的浙青，也就是泡沫浙青所储存的发泡能量趋于全部释放。泡沫浙青膨胀率越大，半衰期越长，或者说，泡沫浙青体积越大，衰变时间越长，储存的能量就越多，发泡特性越好。因此，本发明提出了用泡沫浙青的发泡能量FE(R)am Energy)作为衡量泡沫浙青的发泡能力的指标，其中发泡能量FE可以定义为泡沫浙青体积与衰变时间之积， 即
权利要求
1.一种确定泡沫浙青的发泡能力的方法，其特征在于包括如下步骤进行发泡试验，确定泡沫浙青的实际最大膨胀率ERa和膨胀半衰期τ 1/2 ； 根据获得的实际最大膨胀率ERa和膨胀半衰期τ 1/2获得浙青的发泡能量FE，其中发泡能量FE通过下式⑴确定FE=ERa'hn⑴；和In 2根据泡沫浙青的发泡能量FE确定泡沫浙青的发泡能力。
2.根据权利要求1所述的方法，其中实际最大膨胀率ERJg据下式( 获得ERa = ERmMtx/ ^1/2f In 2 )l — expΛ1V Γ1/2 )(5),其中ERm为发泡试验中直接测量得出的最大膨胀率。
3.根据权利要求1所述的方法，其中实际最大膨胀率ERa取发泡试验中直接测量得出的最大膨胀率ERm值。
4.一种确定泡沫浙青的最佳发泡能量的方法，其特征在于包含如下步骤根据权利要求1所述的方法获得所述泡沫浙青在一组发泡条件下的一组发泡能量FE 值；和比较获得的一组发泡能量FE值，确定最大的发泡能量FE值为最佳发泡能量FE值。
5.一种确定泡沫浙青的最佳发泡条件的方法，其特征在于包含如下步骤 根据权利要求4所述的方法获得所述泡沫浙青的最佳发泡能量FE值；和该最佳发泡能量FE值所对应的发泡条件即确定为最佳的发泡条件。
6.一种确定具有最佳发泡能力的发泡浙青的方法，其特征在于包含如下步骤 根据权利要求4所述的方法分别确定多个泡沫浙青的最佳发泡能量FE值；和比较获得的最佳发泡能量，最大的最佳发泡能量值所对应的泡沫浙青即为具有最佳发泡能力的发泡浙青。
全文摘要
本发明公开了一种确定泡沫沥青的发泡能力的方法，其特征在于采用沥青的发泡能量FE作为评价指标来确定沥青的发泡能力。本发明的方法，解决了现有技术中凭借经验粗略确定沥青的发泡能力所带来的误差较大的缺陷，具有简单方便、易于实施、并且精确的优点，为工程施工提供了可靠依据。
文档编号G01N33/42GK102230932SQ20111010096
公开日2011年11月2日 申请日期2011年4月20日 优先权日2011年4月20日
发明者曾蔚, 李峰, 石小培, 黄颂昌 申请人:交通运输部公路科学研究所, 北京科路泰技术有限公司