一种沥青胶浆最大粉胶比的测定方法与流程

本发明涉及路面施工技术领域，特别涉及一种沥青胶浆最大粉胶比的测定方法。

背景技术：

沥青胶浆在沥青混合料中扮演着重要的角色，排除混合料级配的因素，沥青胶浆的行为很大程度上决定着沥青混合料的路用性能，如其高温性能的优劣可以决定沥青混合料的剪切行为，继而影响到路用性能，如车辙的发生；在低温性能方面，沥青胶浆的玻璃态转变温度提高，在具体路面上将发生脆性断裂行为，可表现出沥青混合料的低温裂缝或疲劳裂缝。很多研究者将胶浆作为一种无机/有机复合材料体系看待，其中，矿粉为填充剂，具有较大硬度和弹性模量；沥青作为基材，具有较低的强度和弹性模量。由于两者性质不同，复合形成一种不相容体系，其性能状态就成为材料使用过程中的关键因素。

矿粉的加入可明显提高沥青胶浆的整体强度，提高高温稳定性；同时也带来了整体脆性和延展性的降低。在高温、低频状态下，无机矿粉基本不改变石油沥青的粘性、弹性组成比例，仅提高其模量值；而对改性沥青则改变粘性、弹性组成比例，提高模量值，改变了胶浆体系的内耗状态。为保证适宜的低温劲度和延展性，沥青胶浆的粉胶比必须控制在一定范围内。

目前，在JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》中虽然给出了沥青胶浆粉胶比的使用范围，但由于工程中所用沥青及矿粉性质千差万别，在形成胶浆体系之后性能差异同样明显，因此有必要针对不同种类的沥青确定其自己合适的最大粉胶比。

技术实现要素：

本发明需要解决的技术问题是提供一种沥青混合料沥青胶浆最大粉胶比的测定方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种沥青胶浆最大粉胶比的测定方法，具体包括以下步骤：

A.根据工程实际所用的沥青胶结料及矿物填料为原料，按规范要求的方法在宽域粉胶比范围内制备不同比例的沥青胶浆，并浇注试验样品；

B.安装试验样品，采用动态剪切流变仪进行60℃多级应力重复蠕变试验，获取不同沥青胶浆的不可恢复柔量差；

C.以沥青粉胶比为横坐标，不可恢复柔量差为纵坐标绘图，得到不同粉胶比沥青胶浆的不可回复柔量差曲线；

D.根据沥青胶浆的不可回复柔量差曲线确定沥青胶浆的最大粉胶比。

上述一种沥青胶浆最大粉胶比的测定方法，步骤A中沥青胶浆的制备方法为：

A1.将选用的沥青胶结料加热至150℃，恒温约1h，直至沥青胶结料成流动状态；

A2.将矿物填料在105℃的温度环境中烘干至恒重，之后使其在150℃条件下恒温30min；

A3.设定沥青胶结料与矿物填料的粉胶比；

A4.按设定的粉胶比在150℃条件下，将沥青胶结料与矿物填料进行混合搅拌，搅拌时间约为10min，直至混合物表面不出现气泡为止；

A5.浇注试验样品，步骤A4完成后马上进行浇注，每种粉胶比的沥青胶浆至少浇注3个圆形沥青胶浆试样，并置于室温中冷却至少30min。

上述一种沥青胶浆最大粉胶比的测定方法，步骤B中所述试验样品的安装方法为：采用两个圆形平行板夹具进行加载，平行板直径为25mm；将沥青胶浆试样安放在平行板上，将平行板温度设置为50℃，两平行板间距调整为1050μm，进行试验样品的修整；试验样品修整完成后将平行板间距调整1000μm。

上述一种沥青胶浆最大粉胶比的测定方法，步骤B中采用动态剪切流变仪进行60℃两级应力重复蠕变试验，应力水平分别为0.1kPa、3.2kPa，每个应力等级分别重复循环试验10次，其中每次循环加载1s、卸载9s。

上述一种沥青胶浆最大粉胶比的测定方法，步骤D的具体方法为：如沥青胶结料采用石油沥青，以不可恢复柔量差为零位置所对应的粉胶比作为沥青胶浆的最大粉胶比；如沥青胶结料为改性沥青，则以不可恢复柔量差拐点处所对应的粉胶比作为沥青胶浆的最大粉胶比。

由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。

本发明操作方法简单，用于测定沥青混合料沥青胶浆的最大粉胶比，采用不可恢复柔量差为零(针对石油沥青)或者拐点(针对改性沥青)时所对应的粉胶比点作为沥青胶浆的最大粉胶比，物理意义明确，实验结果准确。另外该粉胶比点还可以看成沥青胶浆体系在刚性和柔性之间的转变点，也可以作为在沥青胶浆体系在该应力下不再属于线性粘弹体的表征。

附图说明

图1为本发明具体实施例中三种石油沥青不同粉胶比沥青胶浆的不可回复柔量差曲线；

图2为本发明具体实施例中三种改性沥青不同粉胶比沥青胶浆的不可回复柔量差曲线。

具体实施方式

一种沥青胶浆最大粉胶比的测定方法，具体包括以下步骤：A.根据工程实际所用的沥青胶结料及矿物填料为原料，按规范要求的方法在宽域粉胶比范围内制备不同比例的沥青胶浆，并浇注试验样品；B.安装试验样品，采用动态剪切流变仪进行60℃多级应力重复蠕变试验，获取不同沥青胶浆的不可恢复柔量差；C.以沥青粉胶比为横坐标，不可恢复柔量差为纵坐标绘图，得到不同粉胶比沥青胶浆的不可回复柔量差曲线；D.根据沥青胶浆的不可回复柔量差曲线确定沥青胶浆的最大粉胶比。

下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

实施例1

本实施例中，沥青胶结料选用50#石油沥青，矿物填料选用石灰岩矿粉，来制备50#石油沥青不同比例的沥青胶浆。50#石油沥青胶浆最大粉胶比的具体测定方法如下所述。

A.采用50#石油沥青及石灰岩矿粉作为原料，按规范要求的方法在宽域粉胶比范围内(《规范》中规定的宽域粉胶比为0～1.6)制备不同比例的沥青胶浆，并浇注试验样品。

A1.将选用的50#石油沥青加热至150℃，恒温约1h，直至50#石油沥青成流动状态，以便于后期搅拌。

A2.将石灰岩矿粉在105℃的温度环境中烘干至恒重，之后使其在150℃条件下恒温30min。

A3.设定50#石油沥青与石灰岩矿粉的粉胶比。本实施例中，取fa为0.6、0.8、1.0、1.2、1.6等6个粉胶比进行沥青胶浆的制备。

A4.按设定的粉胶比在150℃条件下，将50#石油沥青与石灰岩矿粉进行混合搅拌，搅拌时间约为10min，直至混合物表面不出现气泡为止。

A5.浇注试验样品，步骤A4完成后马上进行浇注，每种粉胶比的沥青胶浆至少浇注3个圆形沥青胶浆试样，并置于室温中冷却至少30min。

本步骤中，在进行不同粉胶比沥青胶浆时的制备条件应一致。

B.安装试验样品，采用动态剪切流变仪进行60℃多级应力重复蠕变试验，获取不同沥青胶浆的不可恢复柔量差。

本步骤B中试验样品的安装方法为：采用两个圆形平行板夹具进行加载，平行板直径为25mm；将沥青胶浆试样安放在平行板上，将平行板温度设置为50℃，两平行板间距调整为1050μm，进行试验样品的修整；试验样品修整完成后将平行板间距调整1000μm。

本步骤B中，采用动态剪切流变仪进行60℃两级应力重复蠕变试验，应力水平分别为0.1kPa、3.2kPa，每个应力等级分别重复循环试验10次，其中每次循环加载1s、卸载9s。试验数据应按AASHTO MP-19(2013)所规定的多级应力重复蠕变试验方法的进行采集，数据采集完成后按AASHTO MP-19(2013)所规定的数据处理方法，进行不可恢复柔量差Jnr-diff的计算，结果见表1。

表1

C.以沥青粉胶比为横坐标，不可恢复柔量差为纵坐标绘图，得到50#石油沥青不同粉胶比沥青胶浆的不可回复柔量差曲线，如图1中三角曲线所示。

D.根据沥青胶浆的不可回复柔量差曲线确定沥青胶浆的最大粉胶比。本实施例中，沥青胶结料为石油沥青，因此以不可恢复柔量差为零位置所对应的粉胶比作为50#石油沥青的最大粉胶比，即50#石油沥青和石灰岩矿粉的最大粉胶比为1.2。

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处在于：沥青胶结料选用70#石油沥青，试验过程与实施例1相同，计算得到的不可恢复柔量差Jnr-diff如表2所示，绘制的70#石油沥青不同粉胶比沥青胶浆的不可回复柔量差曲线，如图1中方框形曲线所示。

表2

从图1中可以看出，本实施例中70#石油沥青的最大粉胶比对应不可恢复柔量差为零位置所对应的粉胶比，即70#石油沥青和石灰岩矿粉的最大粉胶比为1.23。

实施例3

本实施例与实施例1的不同之处在于：沥青胶结料选用90#石油沥青，试验过程与实施例1相同，计算得到的不可恢复柔量差Jnr-diff如表3所示，绘制的90#石油沥青不同粉胶比沥青胶浆的不可回复柔量差曲线，如图1中圆形曲线所示。

表3

从图1中可以看出，本实施例中90#石油沥青的最大粉胶比对应不可恢复柔量差为零位置所对应的粉胶比，即90#石油沥青和石灰岩矿粉的最大粉胶比为1.58。

实施例4

本实施例与实施例1的不同之处在于：沥青胶结料选用SBS-1改性沥青，试验过程与实施例1相同，计算得到的不可恢复柔量差Jnr-diff如表4所示，绘制的SBS-1改性沥青不同粉胶比沥青胶浆的不可回复柔量差曲线，如图2中方框形曲线所示。

表4

从图2中可以看出，方框形曲线对应三角形的位置即为本实施例中SBS-1改性沥青的最大粉胶比对应不可恢复柔量差在拐点处的粉胶比，即SBS-1改性沥青和石灰岩矿粉的最大粉胶比为1.42。

实施例5

本实施例与实施例1的不同之处在于：沥青胶结料选用SBS-2改性沥青，试验过程与实施例1相同，计算得到的不可恢复柔量差Jnr-diff如表5所示，绘制的SBS-2改性沥青不同粉胶比沥青胶浆的不可回复柔量差曲线，如图2中圆形曲线所示。

表5

从图2中可以看出，圆形曲线对应三角形的位置即为本实施例中SBS-2改性沥青的最大粉胶比对应不可恢复柔量差在拐点处的粉胶比，即SBS-2改性沥青和石灰岩矿粉的最大粉胶比为1.2。