专利名称：利用电化学工作站测试沥青抗渗性能时所用工作电极的制作方法
技术领域：
本实用新型属于浙青抗渗性能测试的技术领域，具体涉及一种浙青抗渗性能测试用工作电极。
背景技术：
浙青在道路工程中已得到广泛应用，但浙青路面在长期浸水情况下，水分会渗入浙青膜并扩散至浙青-集料界面处，从而使浙青膜从集料表面剥落，造成浙青混合料路面结构破坏；此外，水分渗入会引起浙青性质的改变，使浙青自身内聚力降低，进而影响浙青混合料路面的水稳性能。目前，关于浙青抗渗性能的测试方法，在《公路工程浙青及浙青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中提供浙青混合料水稳定性试验的方法为浸水马歇尔实验和浸水车辙试验。其中浸水马歇尔试验，是将浙青混合料成型试件浸入恒温水槽一定时间，通过测定试件浸水前后稳定度的变化情况，来评价浙青混合料的水稳定性，该试验方法对浙青与集料的敏感性较弱，且其试验加载和力学意义不明确，无法准确、真实的评价浙青混合料的水稳定性。浸水车辙试验则是在浸水条件下模拟实际行车荷载，通过测试混合料成型试件的车辙程度，来评价浙青混合料的水稳定性，该方法虽然较其它方法准确性高，在一定程度上能反映出浙青混合料的真实水稳性能，但此方法操作复杂繁琐，且无法从微观角度反映水分在浙青中的渗入与扩散行为。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种利用电化学工作站测试浙青抗渗性能时所用的工作电极，以有效实现利用电化学工作站测试浙青的抗渗性能。为此，本实用新型提供的利用电化学工作站测试浙青抗渗性能时所用工作电极包括一金属片，该金属片上设有涂载浙青膜的工作面和与电化学工作站电连接的绝缘面。本实用新型的其他技术特征为:上述金属片为圆形或正方形的金属片，该金属片的厚度为1.00 2.0Omm,其上工作面的面积为100 400mm2η上述绝缘面上连接有导线，并且该绝缘面上包覆有绝缘材料。使用本实用新型的工作电极对浙青的抗渗性能进行测试时，通过监测浙青在水溶液浸泡过程中电化学性质的变化来测试浙青的抗渗性能，具体借助具备交流阻抗测试功能的电化学工作站测试浙青在水溶液浸泡过程中的电化学性质，通过观测浙青被完全渗透时的电化学参数，并记录出现该浙青被完全渗透时的电化学参数的时间，以该时间的长短来评价浙青抗渗性能的好坏。
[0011]
以下结合附图与具体实施方式
对本实用新型作进一步详细说明。图1为本实用新型的工作电极的结构示意图；图2为实施例1中待测浙青膜浸泡开始和浸泡lh、3h、5h时的1gf-1oglZl曲线和tog/I曲线的组合叠加图；图3为实施例1中待测浙青膜浸泡5.5h、6h、6.5h时的1gf-1oglZl曲线和\ocf I曲线的组合叠加图。
具体实施方式
参考图1，本实用新型的利用电化学工作站测试浙青抗渗性能时所用工作电极包括一圆形或正方形的金属片3，该金属片3上设有涂载浙青膜4的工作面6和与电化学工作站电连接的绝缘面5，所述金属片3的厚度为1.00 2.00_，所述工作面6的面积为100 400mm2,绝缘面5上包覆有绝缘材料2，并且该绝缘面5上连接有导线I。以下是发明人提供的该工作电极的制备过程，以对本实用新型的工作电极的结构作进一步详细说明。I)将金属片材(不锈钢片、铜片或钢片)切割、打磨成光滑方形或圆形，为了便于实验测试及结果的准确性，其面积为100 400mm2,厚度为1.00 2.0Omm ；2)将导线(胶皮铜线)用锡焊焊接于所述金属片的一面，并用绝缘材料裹覆该面、金属片四周及焊接处裸露铜线；3)待绝缘材料固化后，再次打磨金属片未裹覆面即涂覆浙青膜的工作面。利用电化学工作站测试浙青膜在水溶液中的电化学特性时，由于水分的介电常数远大于浙青的介电常数，所以在水分渗入浙青膜过程中，随着水分的渗入浙青膜电阻逐渐减小，电阻减小趋势与水分的渗入深度增加趋势一致；当水分渗过浙青膜至工作电极时，工作电极的工作面与水分接触发生腐蚀反应形成腐蚀微电池，此时，log/-P曲线出现波谷，logf-log| Z I曲线并伴随出现平台。具体利用本实用新型的工作电极进行浙青抗渗性能测试方法如下:在使用该工作电极测试浙青抗渗性能时，具体操作如下:参考图1所示，将热的(120_140°C)待测浙青涂覆于工作电极的工作面6上室温冷却后形成200 400 μ m厚的待测浙青膜4 ；将参比电极、辅助电极和工作电极分别与电化学工作站电连接后，再将所述参比电极、辅助电极和工作电极插入水溶液中，使上述三种电极构成闭合回路，所述参比电极可选用甘汞电极、银I氯化银电极和汞I氧化汞电极，所述辅助电极可选用钼黑电极、石墨电极和惰性金属电极，且工作电极上的浙青膜正对辅助电极；设定电化学工作站的工作电压为±5mV、工作频率f为[a, b]，且a彡10_2Hz，b彡IO4Hz,每隔时间T (O < 60min)测试待测浙青膜的阻抗Z和相位角炉;并利用每次测试值，以1gf为横坐标、log I Z为纵坐标作1gf-1oglZ曲线，同时，以1gf为横坐标、相位角￠5为纵坐标竹lOi, / ■识曲线；当对于某时间测得的数据，在一横坐标段内:log/-炉曲线中出现波谷，logf-log| Z I曲线上出现平台时,记录 该log / -￠5曲线所对应的测试时间α Τ,该测试时间aT越长说明待测试浙青的抗渗性能越好。[0027]以下是发明人提供的实施例，以对本发明的技术方案作进一步解释说明。实施例1:该实施例测试70#石油浙青(针入度(25°C，5s，IOOg)为6.3mm，软化点为52.3°C,25°C延度为142cm)的抗渗性能:将热的70#石油浙青涂覆于工作电极的工作面上待冷却后在工作面上形成300 μ m厚的浙青膜；将参比电极、辅助电极和工作电极分别与电化学工作站电连接后，再将所述参比电极、辅助电极和工作电极浸入水溶液中，使上述三种电极构成闭合回路；所用参比电极为甘汞电极，辅助电极为钼黑电极，且工作电极上的浙青膜正对辅助电极钼片；所用水溶液温度为60°C、NaCl的质量分数为3.5%，H2SO4的物质的量浓度为0.5X 10_4mol/L的(NaCl+H2S04)水溶液；设定电化学工作站的工作电压为±5mV、工作频率f为[10_3，IO6]，每隔时间T =
0.5h测试待测浙青膜的阻抗Z和相位角炉;并利用每次测试值，作logf-log|Z|的曲线和Iug/"-炉的曲线图，选取可体现待测浙青在水溶液中电化学性质变化趋势的部分关系图进行以下分析:图2和图3中横坐标1gf为[-3，O]的区域为低频区、1gf为[0，3]的区域为中频区、1gf为[3，6]的区域为高频区；图中1gf-1oglZl曲线低频区平台对应的|Z|值为浙青膜的电阻值、高频区平台对应的|Z|值为水溶液的电阻值。图2为1gf-1oglZl曲线和10& <I曲线的组合叠加图，即为待测浙青膜的交流阻抗Bode图；该图中，曲线1、曲线i1、曲线iii及曲线iv分别为浸泡0h、lh、3h及5h时的1gf-1oglZ曲线，曲线i'、曲线ii'、曲线iii'及曲线iv'分别为浸泡0h、lh、3h及5h时的log/1曲线。由图2所示结果分析可知:随浸泡时间延长，logf_log|Z|曲线低频区平台呈加速下移趋势，表明随浸泡时间延长浙青膜电阻值减小且减小幅值越来越大，即从浙青膜浸入水溶液后水分就开始渗入浙青膜中，渗入深度随浸泡时间的延长呈加速增加趋势。如图3所示，曲线V'、曲线V。和曲线vii'分别为浸泡5.5h、6h和6.5h时的1fc ,-识曲线，曲线V、曲线vi和曲线vii分别为浸泡5.5h、6h和6.5h时的logf-log| Z I曲线从图3中可看出浸泡5.5h之后的所有log/-识曲线都有波谷出现，相应的1gf-1oglZ曲线伴随有平台出现，其中:浸泡5.5h的log/i曲线和1gf-1oglZl曲线在1gf为[2.4，3.3]的区域分别出现波谷和平台，浸泡6h的log /-免曲线和logf-log| Z曲线在1gf为[1.9，3.2]的区域分别出现波谷和平台，浸泡6.5h的toe/炉曲线和1gf-1oglZl曲线在1gf为[1.7，2.9]的区域分别出现波谷和平台，表明浸泡5h之后水分已扩散至浙青膜/钢片界面处，由此可见当浸泡5.5h时，浙青膜部分区域已被水分完全渗透，从此时起浙青膜开始被水剥落；由图3还可知，随浸泡时间延长1gf-1og I Z I曲线低频区平台继续呈加速下移趋势，即浙青膜电阻值还在继续减小，所以可知该段时间内浙青膜被水分渗透区域在随浸泡时间延长而加速扩大。综上分析，300 μ m厚的70#石油浙青膜在温度为60°C、NaCl的质量分数为3.5%，H2SO4的物质的量浓度为0.5X 10_4mol/L的(NaCl+H2S04)水溶液中浸泡，当浙青膜浸入水溶液后水分就开始渗入浙青膜中，水分在浙青膜中渗入深度随浸泡时间的延长呈加速增加趋势，水分完全渗透浙青膜部分区域所耗时间a T=5.5h。实施例2:该实施例测试以下三种浙青的抗渗性能:70#石油浙青:针入度(25°C，5s，IOOg)为6.3mm，软化点为52.3°C，25°C延度为142cm ；90#石油沥青:针入度(25°C，5s，IOOg)为8.8_，软化点为46.5°C，25°C延度为160cm ；SBR改性沥青:针入度(25°C，5s，IOOg)为7.5_，软化点为49.8°C，25°C延度为165cm ；该实施例与实施例1不同之处在于，其测试参数为:浙青膜厚400 μ m、浸泡时的水溶液为70°C。该实施例各种浙青抗渗透性能测试结果如下:70# 石油浙青:a T=5.5h ；90# 石油浙青:a T=6.0h ；SBR 改性浙青:α Τ=8.5h。由上述结果可看出，70#石油浙青膜和90#石油浙青膜部分区域被水分完全渗透所耗时间为5.5h和6.0h,即上述两种浙青抗渗性能基本相当，其中90#石油浙青抗渗性略好；另外，SBR改性浙青膜部分区域被水分完全渗透所需时间为8.5h，明显长于70#石油浙青与90#石油浙青，即SBR改性浙青抗渗性能最好。
权利要求1.一种利用电化学工作站测试浙青抗渗性能时所用工作电极，其特征在于，该工作电极包括一金属片(3)，该金属片(3)上设有涂载浙青膜的工作面(6)和与电化学工作站电连接的绝缘面(5)。
2.如权利要求书I所述的工作电极，其特征在于，所述金属片为圆形或正方形的金属片(3)，所述金属片(3)的厚度为1.00 2.00mm，所述工作面(6)的面积为100 400mm2。
3.如权利要求书2所述的工作电极，其特征在于，所述绝缘面(5)上连接有导线(I)，并且该绝缘面(5)上包覆有绝缘材料(2)。
专利摘要本实用新型公开了利用电化学工作站测试沥青抗渗性能时所用工作电极。其包括一圆形或正方形的金属片，该金属片上设有涂载沥青膜的工作面和与电化学工作站电连接的绝缘面，所述金属片的厚度为1.00～2.00mm，所述工作面的面积为100～400mm2。使用本实用新型的工作电极对沥青的抗渗性能进行测试时，通过监测沥青在水溶液浸泡过程中电化学性质的变化来测试沥青的抗渗性能，具体借助具备交流阻抗测试功能的电化学工作站测试沥青在水溶液浸泡过程中的电化学性质，通过观测沥青被完全渗透时的电化学参数，并记录出现该沥青被完全渗透时的电化学参数的时间，以该时间的长短来评价沥青抗渗性能的好坏。
文档编号G01N27/30GK202994716SQ20122070788
公开日2013年6月12日 申请日期2012年12月19日 优先权日2012年12月19日
发明者王振军, 魏永锋, 王升, 高杰, 张明祥 申请人:长安大学