專利名稱：：低碳瀝青及低碳瀝青混合料性能的測定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于公路與城市道路領(lǐng)域，具體涉及一種低碳浙青及低碳浙青混合料性能的測定方法。
背景技術(shù)：
：低碳經(jīng)濟(jì)是以低能耗、低污染、低排放為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)模式，是人類社會(huì)繼農(nóng)業(yè)文明、工業(yè)文明之后的又一次重大進(jìn)步。低碳經(jīng)濟(jì)的核心是通過能源技術(shù)和減排技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和制度創(chuàng)新從而引起人類生存發(fā)展觀念的根本性轉(zhuǎn)變?！暗吞冀?jīng)濟(jì)”提出的大背景，是全球氣候變暖對(duì)人類生存和發(fā)展的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。隨著全球人口和經(jīng)濟(jì)規(guī)模的不斷增長，能源使用帶來的環(huán)境問題不斷地為人們所認(rèn)識(shí)，不止是煙霧、光化學(xué)煙霧和酸雨等的危害，大氣中二氧化碳濃度升高帶來的全球氣候變化也已被確認(rèn)為不爭的事實(shí)。而目前，道路建設(shè)中的浙青路面基本上都采用的是傳統(tǒng)的熱拌浙青混合料HMA(HotMixtureAsphalt)。HMA是一種熱拌熱鋪浙青混合料，它是將浙青從常溫加熱到140°C左右，礦料從常溫加熱到160180°C，然后再將浙青和礦料于160°C的高溫下進(jìn)行拌和，拌和后的HMA溫度不低于150°C。將浙青和礦料加熱到如此高的溫度，不僅要消耗大量的能源，而且在生產(chǎn)和施工的過程中還會(huì)排放出大量的廢氣和粉塵，嚴(yán)重影響周圍的環(huán)境質(zhì)量和施工人員的身體健康。有資料顯示日本1996年國內(nèi)道路建設(shè)共排放二氧化碳776萬噸，其中絕大多數(shù)是在制造浙青混合料時(shí)產(chǎn)生的。而中國也是溫室氣體的排放大國，近年來道路建設(shè)的快速發(fā)展使得生產(chǎn)浙青混合料時(shí)的二氧化碳排放量急劇增加。據(jù)有關(guān)試驗(yàn)測試在生產(chǎn)浙青混合料的過程中，每生產(chǎn)1噸熱拌浙青混凝土需消耗8L燃料油，當(dāng)混合料拌和溫度為130°C時(shí)，生產(chǎn)每噸浙青混合料將排放15.9kg二氧化碳，且溫度每升高10°C，每噸混合料將多產(chǎn)生0.9Kg的二氧化碳排放量。而在浙青中直接加入低碳劑或在浙青混合料拌和過程中加入低碳劑，降低浙青混合料的拌和溫度及鋪筑溫度，單位產(chǎn)量的燃油消耗減少，可以達(dá)到減少二氧化碳排放和降低能源消耗的目的。據(jù)相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示加入低碳劑后，生產(chǎn)浙青混合料的二氧化碳排放量可以降低40%50%。本發(fā)明所述的低碳劑是指一種能夠降低浙青或浙青與集料的粘度，在浙青混合料拌和過程中，在膠結(jié)料和集料之間形成潤滑結(jié)構(gòu)，從而降低了浙青混合料的拌和溫度與施工溫度的物質(zhì)，從而降低二氧化碳的排放量。它是包括選自下列的至少一種成分(但不限定于)衍生自C12C24脂肪酸的脂肪咪唑啉、衍生自C12C24脂肪酸的脂肪酰亞胺基胺、松香酸、富馬酸和馬來酸酐組成，并與聚亞烷基多胺反應(yīng)得到的液體物質(zhì)；或者不飽和C12C24季胺；丹寧酸的胺衍生物；酚醛樹脂的胺衍生物；木質(zhì)素的胺衍生物；胺改性的聚丙烯酸酯；或者長鏈脂肪族烴的固體物質(zhì)，其分子鏈長度為40115個(gè)碳原子范圍；及其組合。由于在浙青或浙青混合料中加入低碳劑，使得浙青與浙青混合料的性能較普通浙青與浙青混合料有較大差別。如根據(jù)《公路浙青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40-2004)的要求，普通浙青混合料拌和壓實(shí)溫度宜采用粘溫曲線的方法來確定。用這種方法來測量低碳浙青的粘度，會(huì)出現(xiàn)無法測量或者得出的低碳浙青拌和、壓實(shí)溫度過高等情況，而過高的拌和壓實(shí)溫度會(huì)引起低碳浙青的老化、環(huán)境和生產(chǎn)安全等問題。另一方面，在浙青中加入低碳劑或在浙青混合料拌和過程中加入低碳劑，有效的降低了浙青混合料的拌和溫度與施工溫度?！豆氛闱嗦访媸┕ぜ夹g(shù)規(guī)范》(JTGF40-2004)規(guī)定的浙青的老化溫度為針對(duì)普通浙青，已不適用于低碳浙青，需重新評(píng)定低碳浙青的老化溫度。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種低碳浙青及低碳浙青混合料性能的測定方法。本發(fā)明提出的低碳浙青及低碳浙青混合料性能的測定方法，它包括低碳浙青及低碳浙青混合料的拌和和壓實(shí)溫度、老化性能的測定，具體步驟如下(一)低碳浙青及低碳浙青混合料的拌和和壓實(shí)溫度的測定，采用低碳浙青混合料的最大毛體積密度對(duì)應(yīng)的溫度作為最佳拌和溫度，具體如下(1)按照《公路工程浙青及浙青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTJ052-2000)中規(guī)定的擊實(shí)方法制作不同的標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試件，采用的拌和溫度為100°c-140°c；(2)按照《公路工程浙青及浙青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTJ052-2000)中規(guī)定的表干法測定步驟(1)所制作的不同的標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試件；(a)除去各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試件表面的浮粒，稱取干燥馬歇爾試件的空中質(zhì)量(ma)；(b)將網(wǎng)籃浸入溢水流箱中，調(diào)節(jié)水位，將天平調(diào)平或復(fù)零，把馬歇爾試件置于網(wǎng)籃中(注意不要晃動(dòng)水)浸水中3min5min，稱取馬歇爾試件在水中質(zhì)量(mw)；(c)從水中取出馬歇爾試件，擦去馬歇爾試件的表面水(不得吸走空隙內(nèi)的水)，稱取馬歇爾試件的表干質(zhì)量(mf)；(d)計(jì)算馬歇爾試件的毛體積密度m式中ρf--用表干法測定的試件毛體積密度，g/cm3；Pw——常溫水的密度，lg/cm3。(3)分別計(jì)算出不同溫度下?lián)魧?shí)成型的馬歇爾試件的毛體積密度，即可得到相應(yīng)的低碳浙青混合料的拌和與壓實(shí)溫度；改用低碳浙青混合料的最大毛體積密度對(duì)應(yīng)的溫度做為最佳拌和溫度，取代浙青的粘溫曲線中(0.17士0.02Pa*s)對(duì)應(yīng)的溫度作為拌和溫度，切合現(xiàn)場試驗(yàn)的實(shí)際情況。(二)低碳浙青及低碳浙青混合料的老化性能測定，采用低碳浙青及低碳浙青混合料的老化溫度為120°C，具體如下(1)按照《公路工程浙青及浙青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTJ052-2000)規(guī)程準(zhǔn)備浙青試樣，分別盛取50g士0.5g低碳浙青放在盛樣皿中，并形成浙青厚度均勻的薄膜，放入干操器中冷卻至室溫后稱取質(zhì)量，準(zhǔn)確至lmg。按同樣方法，測定浙青試樣薄膜加熱試驗(yàn)前的針入度、粘度、軟化點(diǎn)及延度等性質(zhì)；(2)將烘箱調(diào)整水平，使轉(zhuǎn)盤在水平面上以5r/min士lr/min的速度旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)盤與水平面傾斜角不大于30°，溫度計(jì)位置距轉(zhuǎn)盤中心和邊緣距離相等，在烘箱達(dá)到120°C后，將盛樣皿放入烘箱內(nèi)的轉(zhuǎn)盤上，并關(guān)閉烘箱門和開動(dòng)轉(zhuǎn)盤架；使烘箱內(nèi)溫度回升至120°C時(shí)開始計(jì)時(shí)，連續(xù)5h并保持溫度120°C。老化完成后，測定低碳浙青試樣的針入度、粘度、軟化點(diǎn)及延度等性質(zhì)。本發(fā)明提出改用低碳浙青混合料的最大毛體積密度對(duì)應(yīng)的溫度作為較佳拌和溫度，取代浙青的粘溫曲線中(0.17士0.02Pa*s)對(duì)應(yīng)的溫度作為拌和溫度，更加切合現(xiàn)場試驗(yàn)的實(shí)際情況，可有效避免低碳浙青粘溫曲線的失真性。為了更好反映低碳浙青混合料的拌和溫度對(duì)低碳浙青老化性能的影響，本發(fā)明提出低碳浙青的老化溫度設(shè)定為120°C。通過以上兩種性能的基本檢測，可以較客觀的評(píng)價(jià)低碳浙青和低碳浙青混凝土的基本性能，確保設(shè)計(jì)的低碳浙青混凝土性能能夠滿足國家現(xiàn)行規(guī)范的要求。圖1為表干法測試馬歇爾毛體積密度裝置。圖中標(biāo)號(hào)1為天平；2為馬歇爾試件；3為網(wǎng)籃；4為滋流水箱；5為水位擱板；6為注人口；7為放水閘門。具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。實(shí)施例11、低碳浙青的拌和溫度測定拌和與壓實(shí)溫度是浙青混合料配比設(shè)計(jì)和質(zhì)量控制的重要影響因素，直接影響著浙青混合料配比設(shè)計(jì)結(jié)果、浙青路面施工質(zhì)量和路用性能。《公路浙青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40-2004)普通浙青混合料拌和壓實(shí)溫度宜采用粘溫曲線的方法來確定，如用這種方法來確定，得出的低碳浙青混合料拌和、壓實(shí)溫度往往過高，過高的拌和壓實(shí)溫度會(huì)引起低碳浙青的老化、環(huán)境和生產(chǎn)安全等問題。下面通過實(shí)例進(jìn)一步說明本發(fā)明。選擇一種傳統(tǒng)的骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)的AC-13型混合料作為樣本。膠結(jié)料為70#基質(zhì)浙青，低碳劑為A、B兩種。1)低碳浙青混合料配合比設(shè)計(jì)浙青混合料配合比設(shè)計(jì)是采用馬歇爾試驗(yàn)進(jìn)行配合比的方法，適用于密級(jí)配浙青混凝土及浙青穩(wěn)定碎石混合料。(1)級(jí)配設(shè)計(jì)為了使低碳浙青混合料更具有代表性和便于比較，本論文采用AC-13級(jí)配進(jìn)行試驗(yàn)，級(jí)配類型如下表所示。表1AC-13級(jí)配<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>(2)最佳浙青用量確定按照我國現(xiàn)行《公路浙青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40-2004)規(guī)定，確定AC-13的油石比，初選五組油石比4%、4.5%、5%、5.5%、6%，按照表1所示的礦料級(jí)配AC-13配制混合料分別測試各試件的馬歇爾指標(biāo)，如表2和表3所示。表270#基質(zhì)浙青+低碳劑A的AC-13混合料馬歇爾指標(biāo)表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表370#基質(zhì)浙青+低碳劑B的AC-13混合料馬歇爾指標(biāo)表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>70#基質(zhì)浙青+低碳劑A的AC-13混合料與70#基質(zhì)浙青+低碳劑B的AC-13混合料的毛體積密度都有明顯的峰值，且峰值都出現(xiàn)在油石比4.5%處左右，穩(wěn)定度也都有明顯的峰值。通過以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)的綜合分析得出，確定70#基質(zhì)浙青+低碳劑A的AC-13混合料最佳油石比為4.7%,70#基質(zhì)浙青+低碳劑B的AC-13混合料最佳油石比為4.6%。2)低碳浙青混合料拌和溫度測定用表干法分別測試兩種低碳浙青混合料在不同溫度下壓實(shí)成型混合料試件的毛體積密度。表4不同浙青混合料的拌和與壓實(shí)溫度<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>由上表可以看出，70#基質(zhì)浙青+低碳劑A的AC-13混合料與70#基質(zhì)浙青+低碳劑B的AC-13混合料的最大毛體積密度相對(duì)應(yīng)的拌和溫度是120°C，壓實(shí)溫度是115°C左右，其對(duì)應(yīng)的空隙率也是最小的。確定合理的壓實(shí)溫度的主要目的是為了獲得較佳的壓實(shí)效果，同時(shí)不會(huì)對(duì)浙青造成不利影響，通過采用馬歇爾擊實(shí)儀對(duì)幾組不同低碳浙青混合料在不同的拌和與壓實(shí)溫度下進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，并確定低碳浙青混合料的最大毛體積密時(shí)的拌和與壓實(shí)溫度作為低碳浙青混合料的較佳拌和與壓實(shí)溫度，是可行的。2、低碳浙青的老化性能測定1)按照《公路工程浙青及浙青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTJ052-2000)規(guī)程準(zhǔn)備浙青試樣方法制備浙青試樣，分別盛取50g士0.5g低碳浙青放在盛樣皿中，并形成浙青厚度均勻的薄膜。放入干操器中冷卻至室溫后稱取質(zhì)量，準(zhǔn)確至lmg。同時(shí)按規(guī)定方法，測定浙青試樣薄膜加熱試驗(yàn)前的針入度、粘度、軟化點(diǎn)及延度等性質(zhì)。表570#基質(zhì)浙青+低碳劑A的混合浙青性能<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>2)把烘箱調(diào)整水平，使轉(zhuǎn)盤在水平面上以5r/min士lr/min的速度旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)盤與水平面傾斜角不大于30°，溫度計(jì)位置距轉(zhuǎn)盤中心和邊緣距離相等。在烘箱達(dá)到120°C后，將盛樣皿迅速放入烘箱內(nèi)的轉(zhuǎn)盤上，并關(guān)閉烘箱門和開動(dòng)轉(zhuǎn)盤架；使烘箱內(nèi)溫度回升至120°C時(shí)開始計(jì)時(shí)，連續(xù)5h并保持溫度120°C。老化完成后，測定低碳浙青試樣的針入度、粘度、軟化點(diǎn)及延度等性質(zhì)。表6老化后70#基質(zhì)浙青+低碳劑A的混合浙青性能<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權(quán)利要求低碳瀝青及低碳瀝青混合料性能的測定方法，它包括低碳瀝青及低碳瀝青混合料的拌和和壓實(shí)溫度、老化性能的測定，其特征在于具體步驟如下(一)低碳瀝青及低碳瀝青混合料的拌和和壓實(shí)溫度的測定，采用低碳瀝青混合料的最大毛體積密度對(duì)應(yīng)的溫度作為最佳拌和溫度，具體如下(1)按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTJ052-2000)中規(guī)定的擊實(shí)方法制作不同的標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試件，采用的拌和溫度為100℃-140℃；(2)按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTJ052-2000)中規(guī)定的表干法測定步驟(1)所制作的不同的標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試件；(a)除去各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試件表面的浮粒，稱取干燥馬歇爾試件的空中質(zhì)量(ma)；(b)將網(wǎng)籃浸入溢水流箱中，調(diào)節(jié)水位，將天平調(diào)平或復(fù)零，把馬歇爾試件置于網(wǎng)籃中(注意不要晃動(dòng)水)浸水中3min～5min，稱取馬歇爾試件在水中質(zhì)量mw；(c)從水中取出馬歇爾試件，擦去馬歇爾試件的表面水，稱取馬歇爾試件的表干質(zhì)量mf；(d)計(jì)算馬歇爾試件的毛體積密度<mrow><msub><mi>ρ</mi><mi>f</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><msub><mi>m</mi><mi>a</mi></msub><mrow><msub><mi>m</mi><mi>f</mi></msub><mo>-</mo><msub><mi>m</mi><mi>w</mi></msub></mrow></mfrac><mo>×</mo><msub><mi>ρ</mi><mi>w</mi></msub></mrow>式中ρf-——用表干法測定的試件毛體積密度，g/cm3；ρw——常溫水的密度，≈1g/cm3；(3)分別計(jì)算出不同溫度下?lián)魧?shí)成型的馬歇爾試件的毛體積密度，即可得到相應(yīng)的低碳瀝青混合料的拌和與壓實(shí)溫度；(二)低碳瀝青及低碳瀝青混合料的老化性能測定，采用低碳瀝青及低碳瀝青混合料的老化溫度為120℃，具體如下(1)按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTJ052-2000)規(guī)程準(zhǔn)備瀝青試樣，分別盛取50g±0.5g低碳瀝青放在盛樣皿中，并形成瀝青厚度均勻的薄膜，放入干操器中冷卻至室溫后稱取質(zhì)量，準(zhǔn)確至1mg；按同樣方法，測定瀝青試樣薄膜加熱試驗(yàn)前的針入度、粘度、軟化點(diǎn)及延度性質(zhì)；(2)將烘箱調(diào)整水平，使轉(zhuǎn)盤在水平面上以5r/min±1r/min的速度旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)盤與水平面傾斜角不大于30°，溫度計(jì)位置距轉(zhuǎn)盤中心和邊緣距離相等，在烘箱達(dá)到120℃后，將盛樣皿放入烘箱內(nèi)的轉(zhuǎn)盤上，并關(guān)閉烘箱門和開動(dòng)轉(zhuǎn)盤架；使烘箱內(nèi)溫度回升至120℃時(shí)開始計(jì)時(shí)，連續(xù)5h并保持溫度120℃；老化完成后，測定低碳瀝青試樣的針入度、粘度、軟化點(diǎn)及延度性質(zhì)。全文摘要本發(fā)明屬于公路與城市道路領(lǐng)域，具體涉及一種低碳瀝青及低碳瀝青混合料性能的測定方法。分別計(jì)算出不同溫度下?lián)魧?shí)成型的馬歇爾試件的毛體積密度，采用低碳瀝青及低碳瀝青混合料的最大毛體積密時(shí)的拌和與擊實(shí)溫度作為低碳瀝青混合料的拌和與壓實(shí)溫度；低碳瀝青及低碳瀝青混合料的老化性能測定按照規(guī)程準(zhǔn)備瀝青試樣，測定瀝青試樣薄膜加熱試驗(yàn)前的針入度、粘度、軟化點(diǎn)及延度等性質(zhì)；將烘箱調(diào)整水平，使轉(zhuǎn)盤在水平面上以一定速度旋轉(zhuǎn)，溫度計(jì)位置距轉(zhuǎn)盤中心和邊緣距離相等，在烘箱達(dá)到120℃后，將盛樣皿放入烘箱內(nèi)的轉(zhuǎn)盤上，使烘箱內(nèi)溫度回升至120℃時(shí)開始計(jì)時(shí)，并保持該溫度。老化完成后，測定低碳瀝青試樣的針入度、粘度、軟化點(diǎn)及延度等性質(zhì)。本發(fā)明通過兩種性能的基本檢測，可以較客觀的評(píng)價(jià)低碳瀝青和低碳瀝青混凝土的基本性能，確保設(shè)計(jì)的低碳瀝青混凝土性能能夠滿足國家現(xiàn)行規(guī)范的要求。文檔編號(hào)G01N33/42GK101832994SQ20101014840公開日2010年9月15日申請日期2010年4月15日優(yōu)先權(quán)日2010年4月15日發(fā)明者葉奮,趙倩倩,黃啟帝申請人:同濟(jì)大學(xué)