一种LSM低温改性沥青混合料稳定度的检测方法与流程

本发明涉及一种lsm低温改性沥青混合料稳定度的检测方法，属于道路工程测试技术领域。

背景技术：

lsm低温改性沥青中含有橡胶汀类改性剂成分，其改性机理的优点是能够改善沥青的黏度，降低软化点。通过研究lsm低温改性沥青的软化点在27℃以上，接近于常温。而聚合物sbs改性沥青的软化点在70℃以上，基质沥青的软化点在40℃以上，软化点都普遍高于lsm低温改性沥青。现行《公路沥青及沥青混合料试验规程》jtge20-2011中要求马歇尔试件脱模后在恒温水槽中的试验温度是60℃，接近于sbs改性沥青和基质沥青的软化点温度。现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(jtge20-2011)中规定的马歇尔稳定度方法不适用于lsm低温改性沥青混合料。同时在进行马歇尔稳定度检测的过程中均采用脱模养护的方式。现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(jtge20-2011)不适用于lsm改性沥青。

技术实现要素：

为解决现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(jtge20-2011)中规定的养护温度过高会造成马歇尔试件变软，沥青软化程度较高，强度和稳定度会随之降低变形量增加，现行规程规定的马歇尔稳定度方法不适用于lsm改性沥青的问题，本发明提供了一种lsm低温改性沥青混合料稳定度的检测方法，采用的技术方案如下：

本发明的目的在于提供一种lsm低温改性沥青混合料稳定度的检测方法一种lsm低温改性沥青混合料稳定度的检测方法，该方法包括如下步骤：

步骤一：拌合lsm低温改性沥青混合料，成型马歇尔试件；

步骤二：马歇尔试件成型后带模养护放置3天-4天，到龄期后进行脱模；

步骤三：将脱模后的马歇尔试件在35℃-40℃恒温水槽中进行养护；

步骤四：按现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(jtge20-2011)中规定的方法检测养护后马歇尔试件的物理指标和稳定度、流值力学性能指标。

优选地，本发明步骤一所述的成型马歇尔试件是采用击实100次成型马歇尔试件的。

优选地，本发明步骤二所述的带模养护放置的时间为3天。

优选地，本发明步骤二所述的带模养护放置在常温下进行；所述常温的温度为15℃-25℃。

优选地，本发明步骤三所述的恒温水槽的温度为40℃。

优选地，本发明步骤三所述的养护的时间为：标准马歇尔试件需30min-40min，大型马歇尔试件需45min-60min。

优选地，本发明所述方法包括如下步骤：

步骤一：拌合lsm低温改性沥青混合料，击实100次成型马歇尔试件；

步骤二：马歇尔试件成型后带模养护放置3天，到龄期后进行脱模；

步骤三：将脱模后的马歇尔试件在40℃的恒温水槽中进行养护，其中标准马歇尔试件养护需30min-40min，大型马歇尔试件养护需45min-60min；

步骤四：按现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(jtge20-2011)中规定的方法检测养护后马歇尔试件的物理指标和稳定度、流值力学性能指标。

本发明的试验方法是马歇尔稳定度检测方法，具体步骤是将马歇尔试件击实后，带模放置三天(通过强度增长规律试验，研究了溶剂挥发速度，研究发现三天时间溶剂能够发挥出90％以上有效成份)，待有机溶剂充分发挥后脱模，lsm低温沥青混合料在40℃恒温水槽中养护30-40min，并按现行规程规定方法检测马歇尔物理和力学性能指标。

lsm低温改性沥青软化点在27℃，软化点较低，粘度低，常温下可呈流动状态。试件的养护温度高会造成马歇尔试件变软，强度和稳定度会随之降低变形量增加。《公路沥青路面施工规范》(jtgf40-2004)规范中适用于基质沥青和其他类型的改性沥青。

本发明成型马歇尔试件过程中进行了击实次数采用75次至150次进行研究，通过稳定度指标分析，当击实次数小于130次时，稳定度呈线性增长；当击实次数大于130次时，稳定度增大趋势变缓，因此采用击实100次成型马歇尔试件，稳定度趋于平缓。

本发明有益效果：

1、本发明提供了一种lsm低温改性沥青混合料稳定度的检测方法，能够克服现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(jtge20-2011)中的马歇尔稳定度方法不适用于lsm低温改性沥青混合料马歇尔稳定度的问题，利用本发明方法解决了稳定度指标偏低低的原因。

2、本发明方法中采用39℃-41℃的养护温度，通过数据分析表明lsm低温改性沥青混合料的养护温度在39℃-41℃时，黏聚力大内摩擦角小，强度高，且lsm低温改性沥青混合料的养护温度在40℃时黏聚力大内摩擦角小，强度最高。

3、本发明方法通过采用击实100次，而非现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(jtge20-2011)中规定的75次，可以增加试件的密实程度。

4、本发明方法通过采用带膜放置，而非现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(jtge20-2011)中规定的脱模放置，本发明通过对围压状态的强度增长规律研究，发现脱模比带模养护效果好，其中采用3天的龄期效果最好，克服了现有技术中脱模养护的偏见。

5、本发明方法通过采用带膜养护放置3天-4天，经过围压状态的强度增长规律研究，其中采用3天的龄期效果最好。

6、本发明将脱模后的马歇尔试件在40℃±1℃的恒温水槽中进行保温，其中标准马歇尔试件保温需30min-40min，大型马歇尔试件保温需45min-60min，取出试件，擦干表面水分，进行马歇尔稳定度和流值试验。

7、本发明方法适用于lsm低温改性沥青混合料马歇尔稳定度试验和浸水马歇尔稳定度试验，以进行沥青混合料的配合比设计或沥青路面施工质量检验。浸水马歇尔稳定度试验(也可以进行真空饱水马歇尔试验)供检验沥青混合料受水损害时抗剥落的能力时使用，通过测定其水稳定性检验配合比设计的可行性。

附图说明

图1为不同围压状态下强度。

图2为不同养护温度下的强度。

图3为不同击实次数下的强度。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不受实施例的限制。

实施例1：

1、本方法适用于lsm低温改性沥青混合料马歇尔稳定度试验和浸水马歇尔稳定度试验，以进行沥青混合料的配合比设计或沥青路面施工质量检验。浸水马歇尔稳定度试验(也可以进行真空饱水马歇尔试验)供检验沥青混合料受水损害时抗剥落的能力时使用，通过测定其水稳定性检验配合比设计的可行性。

2、本方法适用于按现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(jtge20-2011)要求成型标准马歇尔圆柱体和大型马歇尔试件。

3、马歇尔试件拌和温度

拌制lsm低温改性沥青混合料，拌和参数见表1，分别拌制满足数量的马歇尔试件。

表1lsm低温改性沥青混合料拌和与击实温度

4、有围压和无围压的养护方式分析

通过试验研究，马歇尔成型方法采用击实100次，成型后带模养护3天，脱模进行物理和力学性能指标检测,试件不同状态下的稳定度结果见表2和图1。

表2马歇尔试件在不同围压状态下强度指标对比表

通过表2和图1分析对比得出,lsm低温沥青混合料不同龄期下带模养护的稳定度值高于脱模养护的稳定度值，对于同一龄期强度及最终强度，试件带模养护比脱膜养护要高，混合料强度增长速率快，最终强度比脱模养护的大。在带模养护1-3天内，改性剂挥发的比较快，强度增长迅速，3天～28天时强度增长缓慢，所以采用3天龄期增长时间来检测路用性能的各项指标。

5、马歇尔稳定度试件养护温度的分析

将成型完的试件不脱模横向放置室温下养护三天，到龄期后脱模测定物理和力学性能指标。lsm低温改性沥青中含有橡胶汀类改性剂成分，其改性机理的优点是能够改善沥青的黏度，降低软化点。通过研究lsm低温改性沥青的软化点在27℃以上，接近于常温，其马歇尔试件在不同养护温度下强度指标对比结果见表3和图2。

表3马歇尔试件在不同养护温度下强度指标对比

通过表3和图2分析对比得出,随着养护温度的升高，稳定度结果随之下降，在养护温度为35-40℃时稳定度值达到最高，而40℃也接近于lsm低温改性沥青的软化点，所以采用养护条件为40℃的温度为马歇尔试验养护的标准温度。lsm低温沥青混合料在40℃恒温水槽中养护30-40min，然后进行马歇尔稳定度试验。

6、马歇尔稳定度试件击实次数分析

表4不同击实次数下的马歇尔稳定度测试结果

通过表4数据可以看出:随着击实功的增加，马歇尔稳定度不断增加。当击实次数小于130次时，稳定度呈线性增长；当击实次数大于130次时，稳定度增大趋势变缓。其主要原因是随击实次数的增加，矿料表面的沥青分子之间相互扩散作用增强，同时矿料颗粒相互嵌挤，胶结料填充间隙内，混合料越趋密实，整体强度随之提高，在击实100次时，密实度达到一定程度，混合料内部结构己稳定，再增加击实次数，集料部分被击碎，对混合料的级配产生变化，稳定度结果不理想。因此，由于低温沥青混合料在常温下沥青黏度大，混合料硬稠，在摊铺碾压时，与一般的热拌沥青混合料相比，应增加其碾压次数，以保证路面初期的使用性能。

7、除击实次数为击实100次，养护温度按照40℃水温下保温30-40min，其他按照现行规程《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(jtge20-2011)中规定的方法步骤测定马歇尔稳定度指标。

实施例2：

1、本方法适用于lsm低温改性沥青混合料马歇尔稳定度试验和浸水马歇尔稳定度试验，以进行沥青混合料的配合比设计或沥青路面施工质量检验。浸水马歇尔稳定度试验(也可以进行真空饱水马歇尔试验)供检验沥青混合料受水损害时抗剥落的能力时使用，通过测定其水稳定性检验配合比设计的可行性。

2、本方法适用于按现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(jtge20-2011)要求成型标准马歇尔圆柱体和大型马歇尔试件。

3、仪器设备要求满足现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(jtge20-2011)(t0709-2011)中要求相同。

4准备工作

4.1按现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(jtge20-2011)(t0702-2011)标准击实法成型马歇尔试件，标准马歇尔试件尺寸应符合直径101.6mm±0.2mm、高63.5mm±1.3mm的要求。对大型马歇尔，尺寸应符合直径152.4mm±0.2mm、高95.3mm±2.5mm的要求。一组试件的数量不得少于4个。

4.2量测试件的直径及高度：用卡尺测量试件中部的直径，用马歇尔试件高度测定器或用卡尺在十字对称的4个方向量测离试件边缘10mm处的高度，准确至0.1mm。并以其平均值作为试件的高度。如试件高度不符合63.5mm±1.3mm或95.3mm±2.5mm的要求或两侧高度差大于2mm，此试件作废。

4.3按现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(jtge20-2011)中规定的方法测定试件的密度，并计算空隙率、沥青体积百分率、沥青饱和度、矿料间隙率等体积指标。

4.4将恒温水槽调节至要求的试验温度，对lsm低温改性沥青混合料为40℃±1℃。

5试验步骤

5.1将试件置于已达规定温度的恒温水槽中保温，保温时间对标准马歇尔试件需30-40min,对大型马歇尔试件需45-60min。试件之间应有间隔，底下应垫起，距水槽底部不小于5cm。

5.2将马歇尔试验仪的上下压头放入水槽或烘箱中达到同样温度，将上下压头从水槽或烘箱中取出擦拭干净内面。为使上下压头滑动自如，可在下压头的导柱上涂少量黄油。再将试件取出置于下压头上，盖上上压头，自然装在加载设备上。

5.3在上下压头的球座上放妥钢球，并对准荷载测定装置的压头。

5.4当采用自动马歇尔试验仪时，将自动马歇尔试验仪的压力传感器、位移传感器与计算机或x-y记录仪正确连接，调整好适宜的放大比例，压力和位移传感器调零。

5.5当采用压力环和流值计时，将流值计安装在导棒上，使导向套管轻轻地压住上压头，同时将流值计读数调零。调整压力环中百分表，对零。

5.6启用加载设备，使试件承受荷载，加载速度为50mm/min±5mm/min。计算机或x-y记录仪自动记录传感器压力和时间变形曲线并将数据自动存入计算机。

5.7当试验荷载达到最大值的瞬间，取下流值计，同时读取压力环中百分表读数及流值计的流值读数。

5.8从恒温水槽中取出试件至测出最大荷载值的时间，不得超过30s。

6浸水马歇尔试验方法

6.1试件先放入真空干燥器中，关闭进水胶管，开动真空泵，使干燥器的真空度达到97.3kpa(730mmhg)以上，维持15min；然后打开进水胶管，靠负压进入冷水流使试件全部浸入水中，进水15min后恢复常压，取出试件再放入已达规定温度的恒温水槽中保温48h。其余均与标准马歇尔试验方法相同。

7计算

7.1试件的稳定度及流值

7.1.1当采用自动马歇尔试验仪时，计算机采集的数据会自动记录下来，最大荷载即为稳定度(ms)，以kn计，准确至0.01kn。荷载最大值时的变形作为流值(fl)，以mm计，准确至0.1mm。

7.1.2试件的马歇尔模数按下式计算。

式中：t—试件的马歇尔模数(kn/mm)；

ms—试件的稳定度(kn)；

fl—试件的流值(mm)。

7.1.3试件的浸水残留稳定度按下式计算。

ms0—试件的浸水残留稳定度(％)；

ms1—试件浸水48h后的稳定度(kn)；

7.1.4试件的真空饱水残留稳定度按下式计算。

式中：ms′0—试件的真空饱水残留稳定度(％)；

ms2—试件真空饱水后浸水48h后的稳定度(kn)。

8报告

8.1当一组测定值中某个测定值与平均值之差大于标准差的k倍时，该测定值应予舍弃，并以其余测定值的平均值作为试验结果。当试件数目n为3、4、5、6个时，k值分别为1.15、1.46、1.67、1.82。

8.2报告中需列出马歇尔稳定度、流值、马歇尔模数，以及试件尺寸、密度、空隙率、沥青用量、沥青体积百分率、沥青饱和度、矿料间隙率等各项物理指标。

实施例3

分别按照按照本发明的方法、现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(jtge20-2011)中规定方法测定lsm低温改性混合料稳定度，结果如表5所示。本发明方法：按照实施例1和2得出的最优的方法，具体如下：

步骤一：拌合lsm低温改性沥青混合料，成型马歇尔试件；

步骤二：马歇尔试件成型后带模养护放置3天，到龄期后进行脱模；

步骤三：将脱模后的马歇尔试件在室温(15℃-25℃)下恒温水槽中进行保温；

步骤四：按现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(jtge20-2011)中规定的方法检测养护后马歇尔试件的物理指标和稳定度、流值力学性能指标。

对照组：按照现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(jtge20-2011)中规定的方法进行

表5本发明方法与现行规程规定方法的比对

由表5的结果可以看出，(1)养护温度40℃的稳定度结果高于养护温度60℃的0.6倍，变形量也较大。(2)在击实100次时，密实度达到一定程度，混合料内部结构己稳定，再增加击实次数，集料部分被击碎，对混合料的级配产生变化。相反，击实次数不足，混合料内部结构不密实，稳定度减小。(3)sbs类改性沥青混合料的拌和温度为175℃，lsm改性沥青混合料的拌和温度在120℃，较sbs类降低了50℃，节约了能耗。(4)sbs类改性沥青混合料的击实温度为170℃，lsm改性沥青混合料的击实温度为110℃，较sbs类改性沥青降低了60℃。基于lsm改性沥青的特点，现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(jtge20-2011)中规定方法不适用于lsm低温改性混合料的稳定度的测定，本发明提供的lsm低温改性混合料稳定度的检测方法能够更好的测定lsm低温改性混合料的稳定度。

虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。