一种沥青黏聚粘附性能的替代检测方法

本发明涉及一种沥青黏聚粘附性能的替代检测方法。该方法尤其适用于针对具有较高黏聚粘附性能的沥青进行检测。

背景技术：

1、在交通量急剧增长的今天，道路负担过重，我国东部季风地区，尤其是温度较高的夏秋季降水量较大，其内部道路的损害在水损害的加持下比干旱地区更加明显，因此东部季风地区道路排水工作的重要性不断提升。这是近些年国内东部地区排水沥青路面发展迅速的一大原因。由于多孔沥青混合料内部粗集料比例较大、细集料比例较小，故其内部的砂浆、胶浆含量在相同条件下小于密级配沥青混合料，因而需要使用具有优良黏聚粘附性能的沥青以保证混合料的整体稳定性。

2、在工程中，常通过控制沥青60℃动力黏度的方式对沥青的黏聚粘附能力进行控制。然而目前已有研究证明沥青的60℃动力黏度和沥青黏聚粘附能力并不完全匹配，尤其是对于具有较高黏聚粘附性能的沥青，其60℃动力黏度对其内部提升黏聚粘附能力的改性物质含量具有极高的敏感性，因此60℃动力黏度并不适合作为控制沥青(尤其是高黏改性沥青)黏聚粘附能力的指标。

3、拉拔试验是当前研究中常用的能直接量化沥青黏聚粘附能力的一种试验。但是对于目前的拉拔试验仪器，由于沥青在中高温条件下呈现出黏弹性，拉拔实验中的拉拔应力并不会在试验试件破坏时突变至0，因此中高温条件下的拉拔试验仍然需要通过人工观察仪器读数在拉拔过程中的变化的方式获取结果。并且工程试验结果也表明对于黏聚粘附能力较好的沥青，由于其与金属拉拔头之间的粘附性低于其与石板之间的粘附性，因此高黏改性沥青的拉拔试验失败率较高。上述两点会导致中高温条件下拉拔试验误差大、成本高、失败率高。相比之下，布氏黏度在技术手段上的测试结果没有上述缺点，因此本发明提出利用布氏黏度和拉拔强度之间的关联性，设计一种沥青黏聚粘附性能的替代检测方法。

技术实现思路

1、解决的技术问题：为解决常用的直接采用拉拔试验量化沥青黏聚粘附能力导致高温条件下拉拔试验误差大、成本高、失败率高等问题，本发明提出一种沥青黏聚粘附性能的替代检测方法。

2、技术方案：

3、一种沥青黏聚粘附性能的替代检测方法，包括如下步骤：

4、步骤一：使用至少三种具有不同黏聚粘附能力、且60℃动力黏度均不小于700pa·s的沥青与混合料对应石料类型的石板在模拟真实应用环境的目标温度下进行拉拔试验；

5、步骤二：在易于检测沥青布氏黏度的温度条件下检测步骤一中经过拉拔试验的沥青的布氏黏度；

6、步骤三：建立步骤一中目标温度和采用对应石料条件下沥青黏聚粘附能力(即拉拔强度)和沥青布氏黏度之间的线性关系方程：p＝a+b·s；式中，p为拉拔强度，s为布氏黏度，a、b为常系数；

7、步骤四：使用步骤二中检测布氏黏度的温度，对待测沥青在该温度下进行布氏黏度试验，得出其在该温度下的布氏黏度s0；

8、步骤五：将步骤四中待测沥青的布氏黏度s0代入p＝a+b·s关系方程，可直接估算待测沥青的黏聚粘附性能；

9、步骤六：根据指标要求值判定待测沥青测得的黏聚粘附性能是否符合要求。

10、进一步地，步骤一中所述拉拔试验采用的石板材料类型和目标温度条件需要分别根据对应混合料集料类型和所处路用环境的最高温度进行选择。

11、进一步地，步骤二和步骤四中，易于检测沥青布氏黏度的温度条件是指该温度要确保沥青布式黏度不超过3pa·s，便于布式黏度试验仪器在试验中不会因沥青流动性不足而被损坏。

12、进一步地，步骤一中，沥青拉拔试验的具体开展方式类型为aashto tp91以及astmd4541规定的沥青粘结强度试验(bbs test)中以拉脱法附着力试验仪(aat)作为试验仪器的试验方式。

13、进一步地，所述拉拔试验的试验方法：首先将沥青、石板和拉拔头同时加热，直至沥青融化；然后将沥青浇入硅胶模具，形成沥青试样；之后将加热后的石板、拉拔头和凝固后的沥青试样按照拉拔头、沥青试样、石板的顺序相结合，形成拉拔头-沥青-石板界面，并在试验温度条件下保温；最后保温处理完成后，利用试验仪在试验温度条件下进行实验，拉拔过程中仪器出现的最大读数即为拉拔强度。

14、进一步地，所述石板的几何尺寸为(5-15)cm×(5-15)cm×(2-3)cm；所述拉拔头底面为直径20mm的圆，内含一个直径为18mm-18.4mm、深度为0.2mm毛面凹槽，凹槽外侧的圆环外壁厚度为0.8mm-1mm，圆环外壁在四个正交的方向上各包含一个内边缘为0.5mm-0.6mm、外边缘为0.4mm-0.5mm、深度为0.2mm的楔形溢流口。

15、进一步地，所述的拉脱法附着力试验仪以0.7mpa/s的速度进行试验，直至拉拔头界面和石板界面完全脱离。

16、有益效果：

17、与现有技术相比，本发明的显著优点在于：

18、本发明利用利用布氏黏度和拉拔强度之间的关联性，使得布氏黏度试验能够作为检测沥青黏聚粘附性能的主要试验方式。相比于拉拔试验，布氏黏度的仪器不会因中高温条件下沥青的黏弹性而出现明显的仪器误差，并且对于任意温度条件下的任意类型沥青，只需合理选择布氏黏度转子和转速即可保证试验的成功进行。通过布氏黏度试验，可以降低检测沥青黏聚粘附性能过程中的误差，显著提升相关试验的成功率，减少检测过程中因试验误差过大或试验失败而产生的额外经济成本。此外，布氏黏度试验的时间周期也要小于拉拔试验的时间周期，因此本发明可以显著降低沥青黏聚粘附性能检测过程的时间成本。

19、与现有技术中采用的底面是平滑圆底的拉拔头相比，本发明采用底面带有毛面凹槽和楔形溢流口的拉拔头，缓解了现有技术中拉拔头和沥青间粘附力过低的问题，确保步骤一能顺利进行。

技术特征：

1.一种沥青黏聚粘附性能的替代检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的沥青黏聚粘附性能的替代检测方法，其特征在于，步骤一中所述拉拔试验采用的石板材料类型和目标温度条件需要分别根据对应混合料集料类型和所处路用环境的最高温度进行选择。

3.根据权利要求1所述的沥青黏聚粘附性能的替代检测方法，其特征在于，步骤二和步骤四中，易于检测沥青布氏黏度的温度条件是指该温度要确保沥青布式黏度不超过3pa•s，便于布式黏度试验仪器在试验中不会因沥青流动性不足而被损坏。

4.根据权利要求1所述的沥青黏聚粘附性能的替代检测方法，其特征在于，步骤一中，沥青拉拔试验的具体开展方式类型为aashto tp91以及astm d4541规定的沥青粘结强度试验（bbs test）中以拉脱法附着力试验仪（aat）作为试验仪器的试验方式。

5.根据权利要求4所述的沥青黏聚粘附性能的替代检测方法，其特征在于，所述拉拔试验的试验方法：首先将沥青、石板和拉拔头同时加热，直至沥青融化；然后将沥青浇入硅胶模具，形成沥青试样；之后将加热后的石板、拉拔头和凝固后的沥青试样按照拉拔头、沥青试样、石板的顺序相结合，形成拉拔头-沥青-石板界面，并在试验温度条件下保温；最后保温处理完成后，利用试验仪在试验温度条件下进行实验，拉拔过程中仪器出现的最大读数即为拉拔强度。

6.根据权利要求5所述的沥青黏聚粘附性能的替代检测方法，其特征在于，所述石板的几何尺寸为(5-15)cm×(5-15)cm×(2-3)cm；所述拉拔头底面为直径20mm的圆，内含一个直径为(18-18.4)mm、深度为0.2mm的毛面凹槽（1），凹槽（1）外侧的圆环外壁（2）厚度为0.8mm-1mm，圆环外壁（2）在四个正交的方向上各包含一个内边缘为0.5mm-0.6mm、外边缘为0.4mm-0.5mm、深度为0.2mm的楔形溢流口（3）。

7.根据权利要求5所述的沥青黏聚粘附性能的替代检测方法，其特征在于，所述的拉脱法附着力试验仪以0.7mpa/s的速度进行试验，直至拉拔头界面和石板界面完全脱离。

技术总结
本发明公开了一种沥青黏聚粘附性能的替代检测方法，包括以下步骤：1、在模拟真实应用环境的目标温度下验检测至少三种黏聚粘附能力相异的沥青的拉拔强度；2、在易于检测沥青布氏黏度的温度条件下检测上述沥青的布氏黏度；3、建立拉拔强度和布氏黏度之间的关系方程；4、测量待测沥青的布氏黏度；5、估算待测沥青的黏聚粘附能力；6、与指标要求进行比较。本发明的沥青黏聚粘附性能的替代检测方法可以克服拉拔试验仪器因沥青黏弹性而产生的不稳定性，也可克服拉拔试验中高黏改性沥青的高失败率，减少沥青黏聚粘附能力的检测成本，提升相关过程的准确性和效率。

技术研发人员：顾兴宇,汤俊卿
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13