沥青与集料黏附性能试验模具及定量评价方法与流程

1.本发明涉及道路工程技术领域，具体地说是沥青与集料黏附性能试验模具及定量评价方法。


背景技术：

2.随着基础设施建设速度的加快及环境保护压力的增加，公路沥青路面用集料品质有所下降，以往评价集料与沥青的黏附性主要是采用人眼主观观察评价沥青膜剥落的面积，受人为因素和主观因素影响较大，且在集料酸碱性相同，品质不同时难以做出黏附性能区分，且在实际应用中针对不同的路面结构层应用不同的沥青，现有评价方法不能评价定量评价同种集料对不同沥青的黏附性能；另外，现有评价方法中温度相较于沥青路面实际使用过程中的温度变化不匹配，通常沥青路面结构层在行车过程中温度变化高温一般在70℃以下，而现阶段黏附性评价方法均采用的是100℃，相差较大。
3.故如何对沥青粘结集料的性能进行定量评价，确保评价温度更接近沥青混合料实际使用温度是目前亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本发明的技术任务是提供沥青与集料黏附性能试验模具及定量评价方法，来解决如何对沥青粘结集料的性能进行定量评价，确保评价温度更接近沥青混合料实际使用温度的问题。
5.本发明的技术任务是按以下方式实现的，一种沥青与集料黏附性能试验模具，该试样模具包括上顶板、下底板以及位于上顶板和下底板之间的围板，围板是由半圆形板一和半圆形板二组成的圆筒形结构，半圆形板一的一端通过合页与半圆形板二的一端连接，半圆形板一的另一端通过锁扣与半圆形板二的另一端连接，半圆形板一和半圆形板二大小相等且半圆形板一和半圆形板二的直径均为100
±
2mm、高度均为50
±
2mm；上顶板、下底板以及围板上均设置有若干圆孔，圆孔的直径为9.5mm，相邻两圆孔圆心之间的距离为14.25mm。
6.作为优选，所述上顶板和下底板通过螺丝柱固定连接，螺丝柱与圆筒形围板平行设置。
7.更优地，所述上顶板和下底板均呈圆形，圆形上顶板和下底板的直径大于圆筒形围板的直径。
8.更优地，所述上顶板和下底板的直径比圆筒形围板的直径大20-30mm。
9.一种沥青与集料黏附性能定量评价方法，该方法是通过采用如上述的沥青与集料黏附性能试验模具制备试件，将试件保温到设定温度后，模拟试件受设定温度的水冲刷，再通过计算水将试件冲刷剥落的集料的质量定量评价集料与沥青的粘附性能。
10.作为优选，该方法具体如下：
11.s1、筛取若干规格为9.5-13.2mm集料，并进行该规格集料捣实密度检测；
12.s2、称量已烘干并加热至100℃
±
5℃的沥青与集料黏附性能试验模具的质量m1；
13.s3、按照捣实密度乘以沥青与集料黏附性能试验模具容积得到成型试件质量，按照计算的试件质量称量若干份试样，对试样进行预处理获取混合料；
14.s4、将混合料一次性装入沥青与集料黏附性能试验模具，均匀插捣若干次后，优选25次，盖上上顶板，冷却至室温后，称量沥青与集料黏附性能试验模具与混合料的质量为m2；
15.s5、将冷却至室温的混合料连同沥青与集料黏附性能试验模具一并放入35-75℃的恒温水浴中，优选50℃，保温25-35min，优选30min；
16.s6、保温完成后，将沥青与集料黏附性能试验模具与试件一并在恒温水浴中进行上下循环运动；
17.s7、解除围板，将试件仅在上顶板和下底板的夹持作用下进行上下循环运动；
18.s8、取出沥青与集料黏附性能试验模具及试件，清理下底板上松散的集料，冷却至室温，采用吹风机将试件及沥青与集料黏附性能试验模具吹干至恒重，称量沥青与集料黏附性能试验模具及剩余混合料的质量m3；
19.s9、采用m
2-m3的差与m
2-m1的差的百分比作为集料与沥青的剥落γ，公式如下：
[0020][0021]
s10、求取若干试样的剥落率γ的平均值进行集料与沥青粘附性能的定量评价；
[0022]
其中，水浴温度、保温时间与上下运动时间根据沥青的粘度确定。
[0023]
更优地，所述步骤s3中的对试样进行预处理获取混合料具体如下：
[0024]
s301、对试样进行水洗，加热至160℃-170℃；
[0025]
s302、按照油石比3.2％
±
0.1％加入已按规范加热的沥青，充分拌和30-60s以上，优选45s以上，直至集料表面均匀裹附沥青。
[0026]
更优地，所述步骤s6中的将沥青与集料黏附性能试验模具与试件一并进行上下循环运动具体如下：
[0027]
按照频率为每分钟30
±
2次循环(上下运动一次为一个循环)上下运动，上下运动高度为50-150mm，优选100mm，上下运动的时长为10-30min，优选20min。
[0028]
更优地，所述步骤s7中的将试件仅在上顶板和下底板的夹持作用下进行上下循环运动具体如下：
[0029]
按照频率为每分钟30
±
2次循环(上下运动一次为一个循环)上下运动，上下运动高度为50-150mm，优选100mm，上下运动5-15min，优选10min。
[0030]
更优地，所述试样至少选取三份。
[0031]
本发明的沥青与集料黏附性能试验模具及定量评价方法具有以下优点：
[0032]
(一)本发明采用一定含量沥青均匀裹附集料后成型试件在一定温度下模拟动水冲刷试件可以有效模拟集料与沥青黏附性能抵抗沥青剥落的能力，进而定量评价沥青与集料黏附性能，以满足实际生产过程中集料与相应的沥青的黏附性能的好坏；
[0033]
(二)本发明能够最大程度的减小人为主观因素的影响，且所使用的水的温度是最接近沥青路面夏季的平均温度，更好的反应集料与沥青黏附性能在一定温度下抵抗剥落的能力。
附图说明
[0034]
下面结合附图对本发明进一步说明。
[0035]
附图1为沥青与集料黏附性能试验模具的结构示意图。
[0036]
图中：1、上顶板，2、下底板，3、围板，4、半圆形板一，5、半圆形板二，6、圆孔，7、螺丝柱，8、合页，9、锁扣。
具体实施方式
[0037]
参照说明书附图和具体实施例对本发明的沥青与集料黏附性能试验模具及定量评价方法作以下详细地说明。
[0038]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述。而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0039]
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0040]
实施例1：
[0041]
如附图1所示，本发明的沥青与集料黏附性能试验模具，该试样模具包括上顶板1、下底板2以及位于上顶板1和下底板2之间的围板3，围板3是由半圆形板一4和半圆形板二5组成的圆筒形结构，半圆形板一4的一端通过合页8与半圆形板二5的一端连接，半圆形板一4的另一端通过锁扣9与半圆形板二5的另一端连接，半圆形板一4和半圆形板二5大小相等且半圆形板一4和半圆形板二5的直径均为100
±
2mm、高度均为50
±
2mm；上顶板1、下底板2以及围板3上均开设有若干圆孔6，圆孔6的直径为9.5mm，相邻两圆孔6圆心之间的距离为14.25mm。上顶板1和下底板2通过螺丝柱7固定连接，螺丝柱7与圆筒形围板3平行设置。上顶板1和下底板2均呈圆形，圆形上顶板1和下底板2的直径大于圆筒形围板3的直径。上顶板1和下底板2的直径比圆筒形围板3的直径大20-30mm。
[0042]
实施例2：
[0043]
本发明的沥青与集料黏附性能定量评价方法，该方法是通过采用如实施例1中的沥青与集料黏附性能试验模具制备试件，将试件保温到设定温度后，模拟试件受设定温度的水冲刷，再通过计算水将试件冲刷剥落的集料的质量定量评价集料与沥青的粘附性能；该方法具体如下：
[0044]
s1、筛取若干规格为9.5-13.2mm集料，并进行该规格集料捣实密度检测；
[0045]
s2、称量已烘干并加热至100℃
±
5℃的沥青与集料黏附性能试验模具的质量m1；
[0046]
s3、按照捣实密度乘以沥青与集料黏附性能试验模具容积得到成型试件质量，按照计算的试件质量称量三份试样，对试样进行预处理获取混合料；
[0047]
s4、将混合料一次性装入沥青与集料黏附性能试验模具，均匀插捣25次后，盖上上
顶板，冷却至室温后，称量沥青与集料黏附性能试验模具与混合料的质量为m2；
[0048]
s5、将冷却至室温的混合料连同沥青与集料黏附性能试验模具一并放入50℃的恒温水浴中，保温30min；
[0049]
s6、保温完成后，将沥青与集料黏附性能试验模具与试件一并在恒温水浴中进行上下循环运动；
[0050]
s7、解除围板3，将试件仅在上顶板1和下底板2的夹持作用下进行上下循环运动；
[0051]
s8、取出沥青与集料黏附性能试验模具及试件，清理下底板2上松散的集料，冷却至室温，采用吹风机将试件及沥青与集料黏附性能试验模具吹干至恒重，称量沥青与集料黏附性能试验模具及剩余混合料的质量m3；
[0052]
s9、采用m
2-m3的差与m
2-m1的差的百分比作为集料与沥青的剥落γ，公式如下：
[0053][0054]
s10、求取若干试样的剥落率γ的平均值进行集料与沥青粘附性能的定量评价；
[0055]
其中，水浴温度、保温时间与上下运动时间根据沥青的粘度确定。
[0056]
本实施例步骤s3中的对试样进行预处理获取混合料具体如下：
[0057]
s301、对试样进行水洗，加热至160℃-170℃；
[0058]
s302、按照油石比3.2％
±
0.1％加入已按规范加热的沥青，充分拌和45s以上，直至集料表面均匀裹附沥青。
[0059]
本实施例步骤s6中的将沥青与集料黏附性能试验模具与试件一并进行上下循环运动具体如下：
[0060]
按照频率为每分钟30
±
2次循环(上下运动一次为一个循环)上下运动，上下运动高度为100mm，上下运动的时长为20min。
[0061]
本实施例步骤s7中的将试件仅在上顶板1和下底板2的夹持作用下进行上下循环运动具体如下：
[0062]
按照频率为每分钟30
±
2次循环(上下运动一次为一个循环)上下运动，上下运动高度为100mm，上下运动10min。
[0063]
实施例3：
[0064]
以石灰岩、玄武岩和花岗岩三种岩性集料为例，具体如下：
[0065]
(1)、试验分别选取石灰岩、玄武岩和花岗岩三种岩性集料，分别筛选三种集料9.5-13.2mm集料若干，对其进行捣实密度检测，测得捣实密度分别为1.662g/cm3、1.703g/cm3及1.687g/cm3；
[0066]
(2)、按照方法计算每个试件需集料质量分别为652.3g、668.4g及662.1g，采用70#-a级道路石油沥青进行黏附性能试验，油石比按照3.2％，每份需沥青质量分别为20.9g、21.4g及21.2g；
[0067]
(3)、将筛取的集料分别进行水洗干净，烘干后，按照每种岩性集料计算的质量分别称量三份，加热至170℃，将加热后的集料按照计算的沥青质量进行拌和45s，称量模具的质量m1，将拌和好的混合料分别装入已预热至100℃左右的模具中，均匀插捣25次，盖上上顶板1，拧紧上顶板1与下底板2连接螺丝柱7，放室温下冷却12h，称量试件连同沥青与集料黏附性能试验模具的质量m2。
[0068]
(4)、将冷却至室温的试件连同沥青与集料黏附性能试验模具依次放入已升温至50℃的恒温水浴中30min，为使各试件保温时间相同，每个试件放入水浴中的时间间隔30min以上，并记录放入时间点，保温三十分钟后，立即将试件移至试验水浴中，调整好试件放入水浴的深度，使其在上下运动100mm时，始终保持在水中，不漏出水面，不碰触水浴底板，按照频率为每分钟30
±
2次循环(上下运动一次为一个循环)上下运动，上下运动高度为100mm，上下运动20min后，解除围板3，使试件仅在上顶板1和下底板2的夹持作用下以同样频率继续进行上下运动10min，取出沥青与集料黏附性能试验模具及试件，清理下底板2上松散的集料，冷却至室温，采用吹风机将试件及沥青与集料黏附性能试验模具吹干至恒重，称量沥青与集料黏附性能试验模具及剩余混合料质量m3，不同岩性集料黏附性检测数据见下表：
[0069][0070]
由表1中三种岩性黏附性检测数据可以定量评价集料与沥青黏附性能。
[0071]
对比实施例1：
[0072]
对比试验选用与实施例3相同品种石灰岩，四分法取用三份9.5-13.2mm集料若干，对其进行捣实密度检测，测得捣实密度分别为1.679g/cm3。按照方法计算每个试件需集料质量分别为659.0g，采用70#-a级道路石油沥青进行黏附性能试验，油石比按照3.2％，每份需沥青质量分别为21.1g。将三份石灰岩按照实施例3与现有技术比较进行试验，检测结果见下表：
[0073][0074]
现有技术将集料放入沥青中充分搅拌，裹附沥青较多，沥青含量可达27％左右，严重偏离实际生产过程中沥青混合料沥青含量，实施例3采用更接近实际生产过程中沥青含量，数据更接近沥青混合料中集料与沥青粘附性能。由上表可知，因现有技术裹附沥青量较大，检测出的沥青剥落率偏小。
[0075]
由以上实施例可以看出，实施例3相对规范方法可以定量检测集料与沥青的黏附
性能，相对于现有技术来说，采用与实际沥青混合料更接近的沥青含量检测集料与沥青的黏附性能，更能真实反应沥青混合料中沥青与集料的黏附性能，同时还是定量的检测，可以定量、准确反应集料与沥青的黏附性。
[0076]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。