考虑养护工程特点的SBS改性沥青短期老化模拟方法

考虑养护工程特点的sbs改性沥青短期老化模拟方法
技术领域
1.本发明属于交通工程技术领域，特别是涉及考虑养护工程特点的sbs改性沥青短期老化模拟方法。


背景技术：

2.沥青路面具有平整性好、噪音低、易于维修等显著优点，已经成为高速公路建设中采用的主要路面结构形式。目前，部分路面结构的使用年限超过10年，有的甚至已经超过了15年，进入了养护维修的重要阶段。高速公路沥青路面所用沥青材料上、中面层普遍采用sbs改性沥青。沥青路面在使用过程中，随着交通荷载和自然环境因素的反复综合作用，其使用性能逐渐衰退，表面抗滑性能和行驶质量下降，出现泛油、车辙、拥包、松散等各种病害。为此，高速公路沥青路面的养护工作日益重要，对养护专用sbs改性沥青的技术要求更高。
3.高速公路养护工程与新建工程存在很大差异，养护工程的特点主要有以下几点：沥青进场后长期储存、反复加热。改性沥青施工阶段的加热温度通常在160～165℃之间；施工间歇期一般不低于150℃；单罐沥青的最长高温存储时间为10-15天；一般情况下单罐沥青的重复加热次数在3～5次，最高为8次。其次，养护拌合量小、施工零散分布、运距长。一般养护工程的运输距离在50～60km以内，运输时间在2h以内。最远点的运距可达到200km，中途的运输时间在5～6h。为了保证养护路段施工过程中混合料具有足够的温度，通常拌合站的沥青混合料生产温度都较高，常规短期老化试验未考虑养护工程特点带来的沥青长期存储及反复加热过程中造成的老化。
4.传统短期老化方法主要是考虑了沥青在拌合、摊铺、碾压过程中发生的老化，适用于新建工程用沥青材料。而养护工程用sbs改性沥青进场后需要长期存储、反复加热，并且施工零散分布、运距比较长，鉴于高速公路养护工程的特点，传统的短期老化方法中未将养护工程的特点考虑进去，在原来短期老化的基础上增加老化时间也未将养护工程特点考虑进去。


技术实现要素：

5.为解决上述问题，本发明提供了如下方案：考虑养护工程特点的sbs改性沥青短期老化模拟方法，包括：
6.准备沥青样品并进行等份划分，获得第一样品、第二样品、第三样品；
7.构建老化指数指标，基于所述第一样品进行测试，获得沥青胶结料的原样性能指标；
8.基于所述第二样品进行模拟养护工程用的sbs改性沥青存储老化试验后，测试获得沥青胶结料的模拟性能指标；
9.基于所述第三样品进行室内模拟sbs改性沥青进场后的典型工况，测试获得沥青胶结料的实际性能指标；
10.根据所述模拟性能指标与所述实际性能指标评价短期老化模拟试验方法与实际情况的匹配性。
11.优选地，所述老化指数指标包括软化点、5℃延度、135℃粘度、不可恢复蠕变柔量jnr3.2、60℃零剪切粘度、离析。
12.优选地，基于所述第一样品进行测试，获得沥青胶结料的原样性能指标的过程包括，
13.基于所述第一样品，根据公路工程沥青及沥青混合料试验规程规定的方法进行常规性能检测，按照沥青及沥青混合料规范规程规定获得老化样品测试指标结果。
14.优选地，基于所述第二样品进行模拟养护工程用的sbs改性沥青存储老化试验后，测试获得沥青胶结料的模拟性能指标的过程包括，
15.将所述第二样品放入预热至163℃的薄膜烘箱中，老化5h20min后倒出样品，测试获得沥青胶结料的模拟性能指标。
16.优选地，将所述第二样品放入预热至163℃的薄膜烘箱中，老化5h20min后倒出样品的过程包括，
17.把烘箱调整水平，使转盘在水平面上以5.5r/min士1r/min的速度旋转，转盘与水平面倾斜角不大于3
°
，设置温度计位置距转盘中心和边缘距离相等；在烘箱达到恒温163℃后，迅速将盛有第二样品的盛样皿放入烘箱内的转盘上，并关闭烘箱门和开动转盘架；使烘箱内温度回升至162℃时开始计时，并在163℃
±
1℃温度下保持5h20min。
18.优选地，基于所述第三样品进行室内模拟sbs改性沥青进场后的典型工况，测试获得沥青胶结料的实际性能指标的过程包括，
19.基于所述第三样品进行sbs改性沥青进场后恒温存储典型工况和循环加热典型工况的室内模拟，对模拟典型工况之后的第三样品进行薄膜烘箱老化5h，倒出样品测试获得沥青胶结料的实际性能指标。
20.优选地，所述恒温存储典型工况的模拟条件为：60℃温度条件下存储3d、恒温180℃存储1d、循环加热160℃5h+150℃19h循环加热2次；
21.所述循环加热典型工况的模拟条件为：循环加热160℃5h+130℃19h+5d循环加热1次。
22.优选地，根据所述模拟性能指标与所述实际性能指标评价短期老化模拟试验方法与实际情况的匹配性的过程包括，
23.通过将性能指标的试验数值带入老化指数公式，计算获得所述第二样品的老化指数与第三样品的老化指数；基于所述第二样品的老化指数与第三样品的老化指数对短期老化模拟的试验方法进行评价。
24.优选地，所述老化指数公式的表达式为：
[0025][0026]
其中，y(j
nr3.2
)为原样沥青不可恢复蠕变柔量；t(j
nr3.2
)为老化后不可恢复蠕变柔量。
[0027]
本发明公开了以下技术效果：
[0028]
本发明提供的考虑养护工程特点的sbs改性沥青短期老化模拟方法，从养护工程
的特点出发，结合科学研究及工程应用的便利性两方面确定了基于养护工程特点的短期老化模拟试验方法，有效的从沥青原材料、生产过程、存储过程及施工过程全方位的模拟沥青老化过程，为建立高速公路养护工程质量控制体系奠定了基础。
附图说明
[0029]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]
图1为本发明实施例的方法流程图。
具体实施方式
[0031]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0032]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0033]
如图1所示，本发明提供了考虑养护工程特点的sbs改性沥青短期老化模拟方法,包括以下步骤：
[0034]
首先准备a、b、c三份相同的沥青样品，试样a测试沥青胶结料原样性能指标；试样b放入预热至163℃的薄膜烘箱中，老化5h20min并倒出样品测试沥青胶结料性能指标；对试样c进行恒温存储、反复加热典型工况模拟，对模拟典型工况之后的样品进行薄膜烘箱老化5h，倒出样品测试沥青胶结料性能指标；最后提出老化指数指标(ai)，基于此评价短期老化模拟试验方法与实际情况的匹配性。
[0035]
进一步地优化方案，第一步：试样a按公路工程沥青及沥青混合料试验规程规定的方法进行常规性能检测，按照沥青及沥青混合料规范规程规定取出老化样品测试指标，包括软化点、5℃延度、135℃粘度、不可恢复蠕变柔量jnr3.2、60℃零剪切粘度、离析；
[0036]
第二步：试样b进行模拟养护工程用的sbs改性沥青存储老化试验，具体为：把烘箱调整水平，使转盘在水平面上以5.5r/min士1r/min的速度旋转，转盘与水平面倾斜角不大于3
°
，温度计位置距转盘中心和边缘距离相等。在烘箱达到恒温163℃后，迅速将盛有试样的盛样皿放入烘箱内的转盘上，并关闭烘箱门和开动转盘架；使烘箱内温度回升至162℃时开始计时，并在163℃
±
1℃温度下保持5h20min。
[0037]
第三步：按照沥青及沥青混合料规范规程规定取出老化样品测试指标，包括软化点、5℃延度、135℃粘度、不可恢复蠕变柔量jnr3.2、60℃零剪切粘度、离析，试验结果见表1。
[0038]
第四步：试样c进行室内模拟sbs改性沥青进场后典型存储工况：恒温160℃温度条件下存储3d、恒温180℃存储1d、循环加热160℃5h+150℃19h循环加热2次；循环加热160℃5h+130℃19h+5d循环加热1次；通过大量的实验得出养护工程典型存储工况以及极限存储
时间如下表1所示。
[0039]
表1
[0040][0041]
第五步：分别将长期存储后的sbs改性沥青试样进行薄膜烘箱老化试验，老化时间5h；
[0042]
第六步：分别将第五步老化后的样品取出测试性能指标，包括软化点、5℃延度、135℃粘度、不可恢复蠕变柔量jnr3.2、60℃零剪切粘度、离析，试验结果见表2。
[0043]
表2
[0044][0045]
由表2可以看出，sbs改性沥青进场后恒温存储典型工况和循环加热典型工况首先经过极限时间的存储，然后经过薄膜烘箱老化5h之后sbs改性沥青的各项指标的变化，和薄膜烘箱老化5h20min各项指标衰减程度相同。因此，可以采用薄膜烘箱老化5h20min来代替sbs改性沥青长期存储循环加热后再经拌合、摊铺、碾压发生的短期老化。
[0046]
第七步：将试验数值带入老化指数公式；
[0047]
老化指数定义为：其中：y(j
nr3.2
)为原样沥青不可恢复蠕变柔量；t(j
nr3.2
)为老化后不可恢复蠕变柔量；
[0048]
得出于养护工程特点的短期老化模拟试验方法中试样b的老化指数为0.123，与不同工况下老化指数0.129、0.135、0.124、0.121结果基本一致。因此，所提出的了考虑养护工程特点的sbs改性沥青短期老化模拟试验方法与施工现场老化程度相符。
[0049]
本技术的一种考虑养护工程特点的sbs改性沥青短期老化模拟试验方法，采用薄膜烘箱老化tfot5h20min来代替传统的薄膜烘箱老化，将养护工程用sbs改性沥青进场后长期存储、反复加热典的特点考虑进去，节省了室内模拟长期存储的时间。
[0050]
本技术的一种考虑养护工程特点的sbs改性沥青短期老化模拟试验方法，克服了传统短期老化方法的缺点，传统短期老化方法主要是考虑了沥青在拌合、摊铺、碾压过程中发生的老化，适用于新建工程用沥青材料。而养护工程用sbs改性沥青进场后需要长期存储、反复加热，并且施工零散分布、运距比较长，鉴于高速公路养护工程的特点，传统的短期老化方法中未将养护工程的特点考虑进去，在原来短期老化的基础上增加老化时间时也未将养护工程特点考虑进去，本实施例从养护工程的特点出发，结合科学研究及工程应用的便利性两方面确定了基于养护工程特点的短期老化模拟试验方法，能较为合理的评判养护工程用sbs改性沥青的性能，有效的从沥青原材料、生产过程、存储过程及施工过程全方位的模拟沥青老化过程，为建立高速公路养护工程质量控制体系奠定了基础。
[0051]
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。