專利名稱：：再生劑在老化瀝青中擴散能力的檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明是一種用于有效評價再生劑對老化瀝青再生時在老化瀝青中擴散能力的試驗方法，不僅有助于再生劑的對比評價與選擇，同時有助于合理再生工藝條件的選擇，屬于公路瀝青路面再生
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：自1988年沈大高速公路建成通車以來，我國高速公路以前所未有的速度發(fā)展。截至2008年底，高速公路通車里程已經(jīng)突破6萬公里，位居世界第二位，其中瀝青路面占據(jù)了90%以上的比例。根據(jù)國家高速公路發(fā)展規(guī)劃，我國將在2010年底建成8.5萬公里高速公路，在2020年形成完善的國家高速公路網(wǎng)。然而與國外先進國家道路發(fā)展狀況相比，我國高速公路建設(shè)起步較晚，技術(shù)基礎(chǔ)相對薄弱，受經(jīng)濟迅猛發(fā)展需要，在一定程度上造成了技術(shù)完善程度相對滯后于建設(shè)速度的局面。同時由于交通氣候狀況以及管理水平與國外有較大差異，我國道路結(jié)構(gòu)形式及使用狀況都呈現(xiàn)出比較鮮明的特點。盡管我國瀝青路面設(shè)計壽命為15年，但是部分路面在運營23年后就出現(xiàn)了不同程度的早期病害，且大部分重交通瀝青路面在運營后56年，長的78年就進入大面積維修和改造期。因此，就我國目前的實際狀況而言，高速公路在飛速建設(shè)的同時，不僅已經(jīng)進入了一個持續(xù)的大規(guī)模養(yǎng)護維修期，而且在很長一段時間以內(nèi)，早期病害的防治也是必須加以重視的。據(jù)估算，從現(xiàn)在起我國每年約有12%的瀝青面層需要翻修，而常規(guī)的維修方法是將舊瀝青路面銑刨廢棄再加鋪新的瀝青路面，因此，每年僅路面表層翻修產(chǎn)生的廢瀝青混合料就達到了約220萬噸，而這一數(shù)字還將以每年15%的速度增長。這些廢棄的舊瀝青混合料不僅占用大量的土地，而且還會造成生態(tài)環(huán)境的污染。與此同時，還需要生產(chǎn)大量的優(yōu)質(zhì)新瀝青混合料用以替代廢棄舊瀝青混合料，耗費大量建設(shè)資金。而無論是從集料還是從瀝青角度，我國瀝青路面都具有良好的再生利用價值，因此，如果能實現(xiàn)舊瀝青混合料的高效再生利用，僅每年廢棄的220萬噸表層混合料的應(yīng)用就可以直接節(jié)省材料費達4億元，不僅能大大節(jié)約資源，緩解公路建養(yǎng)資金短缺矛盾，同時能保護生態(tài)環(huán)境，符合目前可持續(xù)性發(fā)展的大勢所趨。瀝青路面熱再生技術(shù)是通過加熱軟化、以機械方式翻松(破碎)路面舊料，然后根據(jù)設(shè)計需要，加入再生劑，新瀝青混合料以及需要的外摻添加劑等，進行重新熱拌和，并將形成的再生瀝青混合料進行攤鋪壓實，從而達到老化瀝青混合料的再利用，消除原有路面病害，恢復(fù)路面性能的道路養(yǎng)護維修過程。與傳統(tǒng)的養(yǎng)護維修技術(shù)相比，熱再生技術(shù)不僅具有成本節(jié)約大，環(huán)保系數(shù)高的經(jīng)濟環(huán)境優(yōu)勢，同時設(shè)計得當?shù)脑偕鸀r青混合料具有完全不輸于新拌瀝青混合料的路用性能，因此熱再生技術(shù)得到了國內(nèi)外的廣泛重視與推廣應(yīng)用，盡管我國熱再生技術(shù)相對起步較晚，但是現(xiàn)在已經(jīng)成為路面養(yǎng)護維修的技術(shù)研究熱點和重點推廣應(yīng)用技術(shù)之一。盡管針對熱再生技術(shù)國內(nèi)外學者及研究機構(gòu)都進行了大量的研究，也在實際工程中積累了豐富的工程應(yīng)用經(jīng)驗，但是對于熱再生瀝青混合料的使用性能仍然存在一定的爭議，熱再生瀝青混合料的工程應(yīng)用成功率仍然低于新拌瀝青混合料。而造成這一現(xiàn)象的原因盡管是多方面的，但是對熱再生混合料中再生劑與老化瀝青作用機理的認識不足就是其關(guān)鍵的影響因素之一。與新拌瀝青混合料具有各種成熟的規(guī)范和技術(shù)體系相比，我國直到2008年4月才推出第一部真正意義上的《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》(JTGF41-2008)，標志著公路瀝青路面再生技術(shù)在我國受到越來越廣發(fā)的重視和推廣應(yīng)用，但同時也說明再生技術(shù)在我國起步較晚，應(yīng)用還不夠成熟，還缺乏良好的技術(shù)體系。該技術(shù)規(guī)范本身也指出只是對再生技術(shù)提出了比較寬范圍內(nèi)的指導方向，目前還缺乏比較成熟的技術(shù)基礎(chǔ)，因此，針對我國瀝青路面再生技術(shù)現(xiàn)狀提出針對瀝青路面再生技術(shù)的試驗檢測方法不僅是必須的，同時是緊迫的。即使是再生技術(shù)發(fā)展較早，技術(shù)體系相對成熟完善的美國，在其再生技術(shù)指南中也是基于老化瀝青能夠完全與再生劑融合的假定進行再生瀝青混合料的性能設(shè)計。然而越來越多的相關(guān)研究和工程實踐均指出，將老化瀝青混合料的老化瀝青提取后與再生劑在加熱條件下均勻攪拌后獲得的再生瀝青試樣，與實際再生瀝青混合料中，老化瀝青以瀝青膜粘附在集料表面，而再生劑借助機械攪拌更多的是覆蓋在老化瀝青膜表面或存在于老化瀝青層膜的外層，進而向老化瀝青內(nèi)部浸潤擴散獲取的再生瀝青試樣具有一定的差別。尤其是當再生劑擴散能力不足，無法完全擴散到老化瀝青中時，必然會在集料表面形成分層的再生瀝青膜，也即再生劑較多的存在于再生瀝青膜的外層，形成較軟的外層瀝青，而內(nèi)層瀝青膜仍然是以老化瀝青為主，形成較硬的內(nèi)層瀝青。這種狀態(tài)的存在表明老化瀝青沒有得到充分的利用，一部分內(nèi)層的瀝青實際上是作為集料的一部分而存在的，也即所謂的"黑石"作用。而"黑石"作用的存在不僅會造成再生效果的弱化，同時會使得實際再生效果與初始設(shè)計產(chǎn)生較大偏差，最終勢必會影響再生瀝青混合料的路用性能。再生劑在開發(fā)之初就將良好的擴散能力作為其關(guān)鍵功能要求之一。然而，在目前的熱再生技術(shù)中，始終沒有找到合適的評價再生劑擴散能力的可行方法，也導致對再生劑與老化瀝青的相互作用的認識以及再生劑的選擇存在一定的盲目性，進而影響到再生瀝青混合料性能的正確設(shè)計和使用。因此，隨著瀝青路面熱再生技術(shù)的越來越廣泛應(yīng)用，急需一種簡單可行的室內(nèi)試驗方法能夠針對再生劑在老化瀝青中的擴散能力進行試驗分析，進而為再生劑材料的比選和再生工藝技術(shù)條件的選擇提供有利依據(jù)。
發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種再生劑在老化瀝青中擴散能力檢測方法，通過表征再生劑擴散能力指標的測試，可以簡單方便的進行再生劑的適用性評價和比選，也可以為再生工藝技術(shù)條件的選擇提供有利依據(jù)。技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是步驟1:取不少于5個瀝青針入度試模，分別澆入老化瀝青，獲取瀝青試樣，冷卻至室溫；步驟2:每個試樣表面分別澆入再生劑，使再生劑均勻覆蓋在瀝青表面；步驟3:將其中5個瀝青試樣分別在100±5"保溫不同時間t:0.5h，lh，2h，3h和4h;步驟4:取出保溫完成的試樣，冷卻至室溫，在保證不擾動瀝青試樣表面的同時仔細去除表面殘留再生劑；步驟5:進行針入度試驗，獲取不同保溫時間t對應(yīng)的試樣的針入度值P;步驟6:基于P=AXLn(t)+B的函數(shù)形式對不同保溫時間t對應(yīng)的試樣的針入度值P進行數(shù)據(jù)擬合，獲得表征再生劑擴散能力的指標系數(shù)A，系數(shù)A越大，表示再生劑在老化瀝青中擴散能力越強，反之則表示再生劑在老化瀝青中的擴散能力越弱。所述的試樣總數(shù)若多于5個，多余試樣應(yīng)選擇與前述5個試樣不同的保溫時間分別進行保溫，后一個試樣的保溫時間比前一個試樣的保溫時間多1小時，誤差應(yīng)控制在士5min以內(nèi)；所述的步驟1和5中的瀝青針入度試樣制作和測試應(yīng)遵循《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》(JTJ052-2000)中瀝青針入度試驗(T0604-2000)的相關(guān)規(guī)定。有益效果本發(fā)明提供的再生劑在老化瀝青中擴散能力檢測方法，能夠良好的對比分析再生劑在老化瀝青再生過程中的擴散能力，有助于合適的再生劑的比選，提高老化瀝青的再生效果。在老化瀝青的再生過程中，若再生劑擴散能力較弱，就無法充分的擴散與老化瀝青混溶，反映在老化瀝青混合料再生后的再生瀝青膜上，必然是再生劑較多的存在于老化瀝青外層，形成較軟的再生瀝青層，而內(nèi)層則主要是沒能夠再生的老化瀝青層，不僅大大降低了老化瀝青的再生效果，無法達到預(yù)期的再生目的，同時會造成再生瀝青混合料性能設(shè)計的偏差，進而導致長期路用性能劣化。因此，本發(fā)明提出的試驗方法不僅是判斷再生劑再生效果，進行再生劑選擇的重要手段，同時能夠為再生工藝條件以及再生瀝青混合料性能的設(shè)計與優(yōu)化提供良好的依據(jù)，同時試驗數(shù)據(jù)準確可靠，試驗方法簡便可行，易于試驗，具有非常良好的推廣應(yīng)用價值。本發(fā)明試驗方法不僅通過大量室內(nèi)試驗進行了有效驗證，同時已經(jīng)應(yīng)用于多條高速公路的瀝青路面熱再生養(yǎng)護維修工程中，如京滬(北京-上海)高速公路江蘇省淮安段的瀝青路面熱再生養(yǎng)護維修工程。在該養(yǎng)護維修工程中，利用本發(fā)明的試驗方法對不同再生劑在老化瀝青中的擴散能力進行了對比分析，進而基于分析結(jié)果選擇了合適的工程應(yīng)用再生劑，有效的保障了老化瀝青混合料的再生效果，目前該熱再生養(yǎng)護維修工程再生瀝青路面使用狀況良好，驗證了本發(fā)明試驗方法的合理性、可靠性與實用性。圖1為再生瀝青混合料中再生劑和老化瀝青在集料表面的存在狀態(tài)示意圖。圖2為本發(fā)明提供的再生劑在老化瀝青中擴散能力檢測方法中再生劑對老化瀝青擴散模擬試驗示意圖。圖3為本發(fā)明提供的再生劑在老化瀝青中擴散能力檢測方法試驗流程圖。圖4為本發(fā)明提供的再生劑在老化瀝青中擴散能力檢測方法的應(yīng)用實例試驗結(jié)果圖。具體實施例方式如圖1所示，在老化瀝青混合料的再生過程中，老化瀝青(2)是以瀝青膜的形式粘附在集料(3)表面，再生劑(1)則借助機械攪拌覆蓋在老化瀝青膜的表面或進入老化瀝青膜外層，進而進一步向老化瀝青膜內(nèi)部擴散，最終形成再生瀝青。因此，再生劑擴散能力的不足會導致再生劑較多的停留在老化瀝青的外層，老化瀝青有效再生率較低，不僅無法達到原有的再生目的，甚至會造成再生性能設(shè)計的重大偏差，進而影響再生瀝青混合料的路用性能。然而目前的熱再生瀝青混合料設(shè)計中由于缺乏針對這一現(xiàn)象的測試分析方法，因此均是假定再生劑能夠與老化瀝青充分混溶，進而在室內(nèi)試驗中將再生劑與老化瀝青充分的攪拌混溶后，通過測定再生瀝青的性能來判斷再生劑的優(yōu)劣。很明顯，這樣的測試方法對再生劑性能的判斷是不全面的，尤其是無法反映再生劑對老化瀝青的擴散能力，進而無法判斷再生劑添加入老化瀝青混合料后的實際再生效果，很容易造成室內(nèi)設(shè)計與實際再生效果的較大偏差。因此，本發(fā)明提供了一種再生劑在老化瀝青中擴散能力檢測方法，從而有助于完善再生劑性能的評價和合理再生劑的比選，為再生瀝青混合料性能的設(shè)計與優(yōu)化提供有利依據(jù)。如圖2所示，本發(fā)明提供的再生劑在老化瀝青中擴散能力檢測方法其設(shè)計思路是在針入度試模中澆入老化瀝青試樣以提供模擬的瀝青膜表面，進而澆入再生劑使其均勻覆蓋在瀝青試樣表面，從而模擬再生劑與老化瀝青的擴散作用界面；在一定的試驗條件下，隨著時間的增長，再生劑會向瀝青層內(nèi)部不斷擴散，再生劑擴散浸入老化瀝青層內(nèi)部的速度和含量越大，就意味著其擴散能力越強，而反映在試驗指標上則表現(xiàn)為測試獲得的針入度隨時間的變化速度越快。如圖3所示，本發(fā)明提供的再生劑在老化瀝青中擴散能力檢測方法包括如下步驟步驟1:取不少于5個針入度試模，分別澆入60±5g老化瀝青，獲取瀝青試樣，冷卻至室溫；步驟2:每個試樣表面分別澆入6±0.5g再生劑，使再生劑均勻覆蓋在瀝青表面；步驟3:將其中5個瀝青試樣分別在100±5"保溫不同時間t:0.5h，lh，2h，3h和4h，若試樣總數(shù)多于5個，多余試樣應(yīng)選擇與前述5個試樣不同的不同保溫時間分別進行保溫，每個試樣的保溫時間誤差應(yīng)控制在士5min以內(nèi)；步驟4:取出保溫完成的試樣，冷卻至室溫，仔細去除表面殘留再生劑，可以采用擦除或漂洗等方法清除表面殘留再生劑，但應(yīng)保證在盡量清除表面殘留再生劑的同時不擾動瀝青試樣表面；步驟5:進行針入度試驗，獲取不同保溫時間t對應(yīng)的試樣的針入度值P，針入度試驗應(yīng)遵循《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》JTJ052-2000中瀝青針入度試驗T0604-2000的相關(guān)規(guī)定；步驟6:基于P=AXLn(t)+B的函數(shù)形式對不同保溫時間t對應(yīng)的試樣的針入度值P進行數(shù)據(jù)擬合，獲得表征再生劑擴散能力的指標系數(shù)A，系數(shù)A越大表示再生劑在老化瀝青中的擴散能力越強，反之則表示再生劑在老化瀝青中的擴散能力越弱。應(yīng)用實例本發(fā)明的試驗測試方法已經(jīng)得到了實體工程的有效驗證。京滬(北京_上海)高速公路江蘇省淮安段的瀝青路面熱再生工程利用本發(fā)明的試驗方法對目前應(yīng)用比較廣泛，比較有代表性的四種不同市場再生劑(A，B，C，D)分別進行了測試分析，相應(yīng)的試驗結(jié)果如表1和圖4所示。6表1<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>如表1和圖4所示，四種再生劑保溫時間t和針入度P的擬合關(guān)系式的相關(guān)系數(shù)^均達到了0.97左右，有效的驗證了本試驗方法具有良好的試驗精度。由于系數(shù)A是表征再生劑擴散能力的指標，其值越大，則再生劑的擴散能力越強，因此，基于四種再生劑的系數(shù)A的對比有再生劑D擴散能力最強，再生劑C次之，再生劑A第三，再生劑B的擴散能力最差。在該養(yǎng)護工程中進一步對再生劑本身的抗老化性能以及再生劑與老化瀝青均勻攪拌后的瀝青性能進行了測試，發(fā)現(xiàn)再生劑A和D本身不具備良好的抗老化能力，且對老化瀝青綜合性能的恢復(fù)也并不理想，而再生劑B和C不僅本身具有良好的抗老化性能，同時能夠良好的恢復(fù)老化瀝青的綜合性能，因此結(jié)合本發(fā)明的試驗結(jié)果最終選擇了擴散能力較強的再生劑C。再生瀝青混合料的性能測試也表明再生劑C對老化瀝青混合料的再生效果良好，目前該熱再生養(yǎng)護維修工程再生瀝青路面使用狀況良好，有效的驗證了本發(fā)明試驗方法的合理性，可靠性與實用性。因此，本發(fā)明的試驗檢測方法具有非常良好的應(yīng)用推廣價值。權(quán)利要求一種再生劑在老化瀝青中擴散能力的檢測方法，其特征在于該方法包括如下步驟步驟1取不少于5個瀝青針入度試模，分別澆入老化瀝青，獲取瀝青試樣，冷卻至室溫；步驟2每個試樣表面分別澆入再生劑，使再生劑均勻覆蓋在瀝青表面；步驟3將其中5個瀝青試樣分別在100±5℃保溫不同時間t0.5h，1h，2h，3h和4h；步驟4取出保溫完成的試樣，冷卻至室溫，在保證不擾動瀝青試樣表面的同時仔細去除表面殘留再生劑；步驟5進行針入度試驗，獲取不同保溫時間t對應(yīng)的試樣的針入度值P；步驟6基于P＝A×Ln(t)+B的函數(shù)形式對不同保溫時間t對應(yīng)的試樣的針入度值P進行數(shù)據(jù)擬合，獲得表征再生劑擴散能力的指標系數(shù)A，系數(shù)A越大，表示再生劑在老化瀝青中擴散能力越強，反之則表示再生劑在老化瀝青中的擴散能力越弱。2.如權(quán)利要求1所述的再生劑在老化瀝青中擴散能力的檢測方法，其特征在于所述的試樣總數(shù)若多于5個，多余試樣應(yīng)選擇與前述5個試樣不同的保溫時間分別進行保溫，后一個試樣的保溫時間比前一個試樣的保溫時間多1小時，誤差應(yīng)控制在士5min以內(nèi)。3.如權(quán)利要求1所述的再生劑在老化瀝青中擴散能力的檢測方法，其特征在于所述的步驟1和5中的瀝青針入度試樣制作和測試應(yīng)遵循《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》(JTJ052-2000)中瀝青針入度試驗(T0604-2000)的相關(guān)規(guī)定。全文摘要本發(fā)明提供的再生劑在老化瀝青中擴散能力檢測方法，其特征在于包括以下步驟步驟1制作瀝青針入度試樣；步驟2在每個針入度試樣中澆入再生劑均勻覆蓋在瀝青表面；步驟3將試樣分別在100℃保溫不同時間t；步驟4取出保溫完成的試樣，冷卻至室溫，并仔細去除表面殘留再生劑；步驟5進行針入度試驗，獲取不同保溫時間t對應(yīng)的試樣的針入度值P；步驟6基于P＝A×Ln(t)+B的函數(shù)形式進行數(shù)據(jù)擬合，獲得再生劑擴散能力表征系數(shù)A。本發(fā)明提供的試驗方法能夠有效解決瀝青路面熱再生過程中再生劑在老化瀝青中擴散能力的評價問題，從而為完善再生劑的性能評價和比選提供有利依據(jù)。文檔編號G01N1/44GK101788446SQ20101012121公開日2010年7月28日申請日期2010年3月10日優(yōu)先權(quán)日2010年3月10日發(fā)明者袁浩,趙永利,馬濤,黃曉明申請人:東南大學