一种沥青再生剂渗透扩散性能测试装置与测试方法

本发明涉及测试扩散效应，具体涉及一种沥青再生剂渗透扩散性能测试装置与测试方法，用于绿色环保技术公路工程。

背景技术：

1、良好的渗透扩散特性是沥青再生剂的基本性能要求，也是新旧沥青充分混合的前提。因此，研究人员一直密切关注沥青再生剂渗透扩散性能的测试和表征，并开发了一系列试验方法。其中，宏观层面的表征方法操作简单，试验成本较低，主要是通过沥青的物理指标、流变特性等沥青性能的变化间接反映再生剂扩散程度。伴随先进测试技术的引入，部分学者也尝试基于沥青的相对分子量、化学特征官能团以及化学组分变化从微观尺度评价沥青再生剂的扩散能力。随着分子模拟技术的成熟，借助分子动力学理论计算，模拟沥青再生剂分子与再生剂扩散行为并根据扩散系数评价扩散性能优劣的方法广泛应用。

2、然而，已有的扩散试验存在一些关键难题亟待解决：

3、（1）沥青/再生剂扩散的界面扩散行为实质上只限于几微米范围内，现有方法中界面扩散的样品厚度均为1-5厘米之间，不但难以控制沥青薄膜厚度，而且该沥青薄膜的厚度也不符合工程的实际扩散情况；

4、（2）现有试验过程中大多将再生剂倾倒于沥青上部，例如：公告号为：cn117054294a，专利名称为一种沥青再生剂扩散性能的测试装置及评价方法的发明专利，该种试验方式与实际工程中再生剂的添加方式不符，且由于不同沥青再生剂的密度不同，重力因素所导致的试验误差无法消除；

5、（3）试件成型繁琐，沥青样品与沥青再生剂均需单独分步骤进行制备，而且试验步骤复杂，且扩散试验结束后试件处理困难。

6、综上所述，现有的沥青扩散试验存在与实际工程中再生剂添加工艺不符，并存在不可消除的重力因素，以及试件成型繁琐的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有的沥青扩散试验存在与实际工程中再生剂添加工艺不符，并存在不可消除的重力因素，以及试件成型繁琐的问题，进而提供一种沥青再生剂渗透扩散性能测试装置与测试方法。

2、本发明的技术方案是：

3、一种沥青再生剂渗透扩散性能测试装置包括保温装置、多排盛样容器、与盛样容器数量相同的圆扇形隔板和多个进样装置，多排盛样容器并排且水平搭设在保温装置内，盛样容器上设有刻度线；每排盛样容器均包括沥青盛样容器和再生剂盛样容器，沥青盛样容器和再生剂盛样容器同轴线布置，沥青盛样容器和再生剂盛样容器的连接处为刻度线的0刻度处，圆扇形隔板可拆卸插装在沥青盛样容器和再生剂盛样容器的连接处；沥青盛样容器和再生剂盛样容器的开口侧分别安装有一个进样装置；其中，进样装置的横截面形状为圆形，根据1个毫米单位沥青膜的厚度计算进样沥青和再生剂的质量，从进样装置的进样口同时注入，并将沥青和再生剂样品在0刻度处汇聚。

4、进一步地，保温装置包括保温盒体、两个挡板和温度控制面板，保温盒体为长方体盒，两个挡板分别安装在保温盒体长度方向的两端，温度控制面板安装在保温盒体上，其中，保温盒体的两侧端面上分别对称开设有卡槽。

5、更进一步地，保温装置还包括可推拉窗口和可推拉凸透镜窗口，可推拉窗口安装在保温盒体的底端面中部，可推拉凸透镜窗口的上端中部。

6、优选地，盛样容器为透明耐高温容器。

7、进一步地，进样装置包括第一盛样单元和第二盛样单元，第一盛样单元和第二盛样单元分别插装在沥青盛样容器和再生剂盛样容器内。

8、更进一步地，第一盛样单元包括第一杆体和第一活塞筒，第一活塞筒的横截面形状为圆形，第一活塞筒的端部外侧壁上对称加工有两个齿面凹坑，且在齿面凹坑同侧的第一活塞筒上加工有一个第一进液管，第一杆体插装在第一活塞筒内，并对第一活塞筒施加推力。

9、更进一步地，第二盛样单元包括第二杆体和第二活塞筒，第二活塞筒的横截面形状为圆形，第二活塞筒的端部外侧壁上对称加工有两个凸齿，两个凸齿插装在齿面凹坑上，且在两个凸齿同侧的第二活塞筒上加工有第二进液管，第二杆体插装在第二进液管内，并对第二活塞筒施加推力。

10、优选地，进样装置还包括两个单向阀，第一进液管和第二进液管内分别安装有一个单向阀。

11、本发明还提供了一种沥青再生剂渗透扩散性能的测试方法，它包括以下步骤：

12、步骤一：向第一盛样单元和第二盛样单元内注入沥青和再生剂；

13、步骤一一：将沥青和再生剂分别加热至流动状态；

14、步骤一二：打开保温装置顶部的可推拉凸透镜窗口，将防止高温混溶的圆扇形隔板插入沥青盛样容器和再生剂盛样容器顶部0刻度处的空隙；

15、步骤一三：由于沥青盛样容器和再生剂盛样容器的横截面形状均为圆形，根据1个毫米单位沥青膜的厚度计算出沥青和再生剂的质量，将计算好的样品按照质量从第一进液管和第二进液管注入，并推动第一杆体和第二杆体，直至沥青和再生剂样品在0刻度处汇聚；

16、步骤二：开始扩散试验；

17、步骤二一：通过温度控制面板来调整保温装置的温度为扩散试验温度；

18、步骤二二：在步骤二一中调整好的扩散试验温度下，保温30min；

19、步骤二三：将圆扇形隔板抽出，使沥青与再生剂接触；

20、步骤二四：开始扩散试验，即在扩散温度下，进行不同时长的扩散；

21、步骤三：取出沥青盛样段与再生剂盛样段；

22、步骤三一：扩散试验结束后，将圆扇形隔板再次插入到沥青盛样容器和再生剂盛样容器顶部0刻度处，停止加热并保温，取出沥青盛样容器和再生剂盛样容器，并冷却至室温，将沥青盛样段与再生剂盛样段拆分；

23、步骤三二：利用第一杆体和第二杆体将沥青盛样段的沥青按照所需厚度缓慢挤出，用于后续性能试验；

24、步骤四：扩散特性的评价；

25、用收集来的沥青样品进行软化点试验和红外光谱试验，绘制沥青软化点及再生剂特征官能团变化随扩散时长的变化曲线，以曲线斜率k为评价指标，进行扩散特性的评价，至此，完成了沥青再生剂渗透扩散性能的测试。

26、优选地，步骤二四中的扩散温度为40~210℃，扩散时长为10min~144h。

27、本发明与现有技术相比具有以下效果：

28、1、本发明针对已有渗透扩散试验及评价方法的缺点，提出了一种简易高效、准确可靠的沥青再生剂在老化沥青中渗透扩散性能的测试装置及测量方法，目的是使扩散试验条件更贴近符合实际工程，同时避免重力因素及再生剂密度对性能测试结果的影响，真实反映再生剂的渗透扩散效果，为再生剂优选及再生工艺条件的选择提供依据。

29、2、本发明提供的沥青再生剂在老化沥青中渗透扩散性能的测试装置和测量方法，其能够实现以下功能：

30、（1）本发明能够良好的对比分析不同再生剂在老化沥青再生过程中的渗透扩散能力，有助于适合的再生剂优选，提高老化沥青的再生效果。

31、本发明通过采用多排盛样容器来注入不同的再生剂，同时进行试验，并进行对比分析，进而获得最有的再生剂，再生剂的选择速度快，而且更加准确。而且，本发明在对沥青和再生剂进行注入时，二者是同时进行注入，无需分开注入和操作，整个测试装置结构简单，步骤少且清晰明了，而且扩散试验结束后，取出试件即可进行扩散特性的处理。

32、（2）本发明通过精准控制沥青膜和油膜厚度，研究扩散温度、扩散时长、沥青膜厚度等因素对扩散效果的影响程度，加深沥青再生剂扩散行为的研究。

33、本发明在精准控制沥青膜和油膜厚度方面，通过采用了圆筒形的横截面设计，便于快速、准确的计算出再生剂和沥青的质量，而且能够对样品的厚度进行量化，量化后的样品厚度由原来的几厘米缩短为现在的几毫米，易于控制沥青薄膜厚度，更加符合工程的实际情况。而且通过温度控制面板来调整扩散参数，便于在测试过程中，找到和发现扩散的规律和情况，加深沥青再生剂扩散行为的研究。

34、（3）本发明在保温装置的左右两侧的侧端面上开设有若干个圆形的卡槽，可用以设置平行试件和空白对照组；在水平方向上进行再生剂的扩撒，可避免试验过程中重力因素和不同种类再生剂密度不同的影响；防止高温混溶装置可以避免高温状态下，沥青和再生剂发生混溶，对试验结果造成干扰。

35、因此本发明提出的试验装置和方法不仅是判别再生剂在老化沥青中渗透扩散效果，同时能够为再生工艺条件以及再生沥青混合料性能的设计与优化提高良好的依据，试验数据可靠，试验方法操作简便，具有良好的推广应用价值。