沥青再生剂扩散试验装置及测试方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及沥青再生剂扩散性能评价的试验装置及其应用方法。
【背景技术】
[0002] 我国公路的大规模建设要追溯到上个世纪80年代中期，经过30余年的建设，到 2015年，我国公路总里程达到450余万公里，其中高速公路达到10. 8万公里，其中80%是 沥青混凝土路面。到现在，已经有相当数量的沥青路面达到了使用寿命，面临着大规模养护 维修乃至重建。此外，随着我国交通运输业的不断发展，交通量和车辆荷载的迅速增长使新 建公路在短期内就已经遭受到了一定程度的损坏，亟需进行必要的养护工作以延长道路的 使用寿命。总体而言，我国道路寿命普遍不长，建设完成不久后就需要进行日常维护。但目 前我国公路建养分离的格局仍然存在，且尚难以解决，如何将全寿命周期的理念贯穿于公 路的建设、养护和运营中，已经成为公路行业一个亟待解决的问题。
[0003] 对于新建沥青路面来说，在温度和氧气的作用下，沥青材料在拌和、运输和摊铺压 实过程中会发生一定程度的短期老化，这一过程虽然持续时间很短，但对沥青性能的产生 巨大的破坏，有研究认为短期老化后的针入度仅为原始值的60% -75%。而压实后的新建 沥青路面，表面空隙还没有被封堵，因此具有一定的渗透性。在通车前，大量空气和水渗透 到新建沥青路面，也会加速新建路面的老化。
[0004] 对于旧沥青路面，在紫外线辐射、高温氧化、水侵蚀、交通磨损等外界因素的影响 下，沥青持续被老化，进而引发疲劳开裂、坑槽等路面病害。这种长期老化过程会持续减弱 沥青路面的使用性能。
[0005] 沥青再生剂主要采用石油精炼材料，其应用目的主要为调节和改善沥青材料由于 道路新建短期老化或旧路长期老化造成的组分失衡，快速恢复沥青路面的设计使用性能。 从而修复已老化的沥青路面材料，改善路面外观和性能，延缓沥青路面老化进程，以达到延 长路面使用寿命，减少养护成本的目的。
[0006] 由于目前再生剂产品经过多年的实际验证，其"软化"老化沥青的能力基本不会存 在问题，然而，再生剂能否很好地渗透扩散到沥青中却对沥青路面性能的恢复情况有着重 要的影响，可以说再生剂再生效果很大程度上取决于渗透扩散程度的高低。随着再生剂洒 布量、渗透时间、沥青混合料孔隙率、裂缝密度等因素的变化，使得其渗透深度是不相同的。 我国的路面大多为密实不透水的，而且在经过车辆的反复碾压后表面变得更加密实，下渗 作用相对较弱。因而再生雾封层在较长时间内能够起到较好的再生作用，主要还是依靠再 生剂的扩散作用。因此目前国际上普遍认为再生剂（包括用于冷热再生的再生剂材料）能 否很好的起到"再生"效果与再生剂的影响深度有重要的关系，因此再生剂扩散问题的研究 是非常有必要，且是非常有意义的。
[0007] 然而目前尚未有相关的实验装置及手段来分析再生剂扩散过程及规律，在此基础 上针对相关研究需要开发了一套用于扩散试验的试验装置及其使用方法。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的是为了解决目前尚未有沥青再生剂扩散的相关实验装置及评价方 法不够高效准确的问题，而提供沥青再生剂扩散试验装置及测试方法。
[0009] 本发明沥青再生剂扩散试验装置包括溶解桶、承样皿、收集装置、进液管和出液 管，溶解桶由筒壁和筒底形成筒状，在筒底的中心开有开口，筒底的厚度沿溶解桶的径向由 薄至厚形成坡度，出液管与开口相通，收集装置位于出液管的下方，"L"形进液管的一端与 出液管相连通，进液管的另一端敞口作为进液口，在进液管和出液管上均设置有阀门，承样 皿呈浅碟状位于溶解桶的底部。
[0010] 本发明沥青再生剂扩散试验装置的溶解桶用于盛放承样皿及三氯乙烯溶液，其底 部略有坡度，以方便内部的三氯乙烯全部排出，防止沥青残留于溶解桶底部从而对试验结 果造成影响。溶解桶的底部中央开口，连接进液管和出液管，承样皿为浅碟状，用于盛放沥 青样品。进液管和出液管上均有开关，用于控制三氯乙烯进出。进液管顶部接标准（酸性） 滴定管。为了防止沥青样品受到三氯乙烯的不均匀冲刷，进液管设置在溶解桶的底部，出液 管底部放置溶液收集装置。
[0011] 本发明应用沥青再生剂扩散试验装置进行测试的方法按以下步骤实现：
[0012] 一、将沥青加热后倒入承样皿中，然后放入烘箱中烘至沥青流平，得到盛有沥青的 承样皿；
[0013] 二、向盛有沥青的承样皿中加入再生剂或再生雾封层材料，使再生剂或再生雾封 层材料均匀布满在沥青的表面，得到测试沥青试样；
[0014] 三、将步骤二得到的测试沥青试样进行静置处理Tdlff小时，得到盛有沥青试样的 承样皿；
[0015] 四、对盛有沥青试样的承样皿称重，记为G。，并测量沥青试样的上表面距承样皿上 边缘的高度为H。，然后放置到溶解桶中，关闭出液管上的阀门，打开进液管上的阀门，向进 液管中加入三氯乙烯，使三氯乙烯淹没过沥青试样的上表面，记录三氯乙烯的体积为V ml， 静置后关闭进液管上的阀门，打开出液管上的阀门，收集排出液，从溶解桶中取出承样皿， 晾干后称重，记为G 1，此时沥青试样的上表面距承样皿上边缘的高度为H1，完成一次沥青清 洗；
[0016] 五、重复步骤四的沥青清洗过程多次，每次沥青清洗后称取盛有沥青试样的承样 皿的重量为G k，前一次沥青清洗后盛有沥青试样的承样皿的重量为Gk i，每次沥青清洗后沥 青试样的上表面距承样皿上边缘的高度为Hk，前一次沥青清洗后沥青试样的上表面距承样 皿上边缘的高度为H k i，从而得到第k次清洗出沥青的质量为mk= G k ^Gk,单位为g，第k次 洗出的沥青的厚度为hk= H k-Hk i，单位为mm，同时对第k次收集的排出液常温条件下使三 氯乙烯完全挥发，然后对固相物进行四组分测试，即分别测试第k次排出的固相物饱和分 百分含量S k，芳香分百分含量Pk，胶质百分含量Rk，沥青质百分含量Ak;
[0017] 六、按以下公式计算第k次排出的再生剂相对含量Fk:
[0019] 七、当首次出现第m次排出的再生剂相对含量Fni与第m+1次排出的再生剂相对含 量F"+1相差不超过10%时则反映再生剂扩散至m-1层，则再生剂扩散深度H dlff为：
[0021] 八、按以下公式计算再生剂扩散速率D，单位:mm/h，计算公式为：
[0023] 其中Tdlff为扩散时间，完成沥青再生剂扩散试验测试。
[0024] 本发明利用了三氯乙烯对沥青的溶解性大的特性，采用分层溶解的方法将经过再 生剂处理的沥青试样逐步溶解，然后根据溶解后溶液的成分分析结果对再生剂的扩散特性 进行分析。此应用沥青再生剂扩散试验装置进行测试的方法能够较为准确的测定再生剂的 扩散速率，能够应用于再生剂再生效果的研究领域。
【附图说明】
[0025] 图1为本发明沥青再生剂扩散试验装置的结构示意图。
【具体实施方式】
【具体实施方式】 [0026] 一：本实施方式沥青再生剂扩散试验装置包括溶解桶1、承样皿2、 收集装置8、进液管3和出液管4,溶解桶1由筒壁和筒底形成筒状，在筒底的中心开有开口 9,筒底的厚度沿溶解桶1的径向由薄至厚形成坡度，出液管4与开口 9相通，收集装置8位 于出液管4的下方，"L"形进液管3的一端与出液管4相连通，进液管3的另一端敞口作为 进液口，在进液管3和出液管4上均设置有阀门7，承样皿2呈浅碟状位于溶解桶1的底部。
【具体实施方式】 [0027] 二：本实施方式与一不同的是所述的溶解桶1、承样 皿2、收集装置8、进液管3和出液管4的材质为金属材料。
【具体实施方式】 [0028] 三：本实施方式与二不同的是所述的金属材料为不锈 钢或错合金。
【具体实施方式】 [0029] 四：本实施方式与一至三之一不同的是筒底的厚度沿 溶解桶的径向由薄至厚形成坡度，该坡度的坡角为5°~10°。
【具体实施方式】 [0030] 五：本实施方式与一至四之一不同的是在进液管3的 进液口上方设置有酸性滴定管。
【具体实施方式】 [0031] 六：本实施方式与一至五之一不同的是进液管3的内 径为3~5mm〇
[0032] 本实施方式的进液管不易过粗，防止过快的流速造成样品表面的紊流，从而样品 不能均匀的溶解于三氯乙烯。亦不宜过细，否则影响试验速度。
【具体实施方式】 [0033] 七：本实施方式应用沥青再生剂扩散试验装置进行测试的方法按以 下步骤实现：
[0034] 一、将沥青加热后倒入承样皿中，然后放入烘箱中烘至沥青流平，得到盛有沥青的 承样皿；
[0035] 二、向盛有沥青的承样皿中加入再生剂或再生雾封层材料，使再生剂或再生雾封 层材料均匀布满在沥青的表面，得到测试沥青试样；
[0036] 三、将步骤二得到的测试沥青试样进行静置处理Tdlff小时，得到盛有沥青试样的 承样皿；
[0037] 四、对盛有沥青试样的承样皿称重，记为G。，并测量沥青试样的上表面距承样皿上 边缘的高度为H。，然后放置到溶解桶中，关闭出液管上的阀门，打开进液管上的阀门，向进 液管中加入三氯乙烯，使三氯乙烯淹没过沥青试样的上表面，记录三氯乙烯的体积为V ml， 静置后关闭进液管上的阀门，打开出液管上的阀门，收集排出液，从溶解桶中取出承样皿， 晾干后称重，记为G 1，此时沥青试样的上表面距承样皿上边缘的高度为H1，完成一次沥青清 洗；
[0038] 五、重复步骤四的沥青清洗过程多次，每次沥青清洗后称取盛有沥青试样的承样 皿的重量为G k，前一次沥青清洗后盛有沥青试样的承样皿的重量为Gk i，