本發(fā)明屬于道路工程領域，具體涉及一種通過質(zhì)量損失率評價集料-瀝青粘附性的方法。

背景技術：

瀝青路面由于具有平整度高、低噪抗滑、抗低溫開裂、行車舒適等優(yōu)點，被廣泛應用于高等級公路中。然而隨著服役年限的增加，瀝青路面在溫度、雨水、交通荷載等因素的反復作用下出現(xiàn)松散、剝落和坑槽等病害，嚴重影響了瀝青路面的服役性能。

上述病害的產(chǎn)生主要是由于環(huán)境和交通荷載等因素的作用降低了集料與瀝青間的粘附性能。粘附性是指瀝青薄膜在集料表面的附著和抗剝落能力。道路工程中目前主要采用水煮法評價瀝青與粗集料間的粘附性能。水煮法是將表面裹附瀝青的粗集料顆粒置于微沸水中進行水煮，通過觀察粗集料表面瀝青薄膜的剝離程度來判定瀝青與粗集料的粘附性強弱。但是水煮法存在缺點：水煮時間為3分鐘，3分鐘不足以使瀝青膜產(chǎn)生顯著脫落，尤其是對于石灰?guī)r等堿性集料；沸水中不均勻的氣泡會影響瀝青膜在集料上的粘附；通過觀察瀝青膜的剝落程度來判定瀝青與粗集料的粘附性強弱，評價指標不定量，試驗結果的可靠性差。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術中評價瀝青與粗集料間粘附性時的缺點，提出一種通過質(zhì)量損失率評價集料-瀝青粘附性的方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為：

一種通過質(zhì)量損失率評價瀝青與粗集料粘附性的方法，包括下列步驟：

1)準備待評價瀝青和若干組粗集料樣品，將粗集料樣品進行烘干和干燥備用；

2)采用稱重支架，用固定線將一組粗集料樣品懸掛固定在稱重支架上，然后置于電子天平上稱量質(zhì)量W₁；

3)將固定線一端從稱重支架上解開，連同粗集料樣品置于100～110℃烘箱內(nèi)加熱1.5～2h后，然后取出粗集料樣品懸掛浸沒于預先加熱熔化的待評價瀝青中100～120s，將粗集料樣品從瀝青中移出，使其表面富余的待評價瀝青自由滴落，得裹覆瀝青的粗集料樣品；

4)待裹覆瀝青的粗集料樣品表面的瀝青固化后，重新對稱懸掛固定于稱重支架上，采用電子天平稱量質(zhì)量W₂；

5)待裹覆瀝青的粗集料充分冷卻后，將稱重支架連同裹覆瀝青的粗集料樣品一起置于熱水中進行加熱，加熱過程中保證水面始終浸沒裹覆瀝青的粗集料樣品，隨后將稱重支架連同裹覆瀝青的粗集料樣品一起置于烘箱中烘干除水，冷卻后采用電子天平稱量質(zhì)量W₃；

6)根據(jù)步驟2)、4)、5)分別測得的W₁、W₂、W₃，計算每組粗集料樣品的質(zhì)量損失率P_i和平均質(zhì)量損失率，對待評價瀝青進行定量對比評價，其中質(zhì)量損失率P_i的計算方法為P_i＝(W₂－W₃)/(W₂－W₁)。

上述方案中，所述稱重支架包括底座、支架和固定盤，底座和固定盤呈圓盤狀，支架固定于底座和固定盤的中心處；其中固定盤沿周向以固定盤圓心為中心對稱開設4～6個固定孔，所述固定線通過固定孔對稱固定在稱重支架上。

上述方案中，步驟1)中所述粗集料樣品含有4～6個尺寸相當?shù)拇旨项w粒，所述粗集料顆粒的粒徑為13.2～19mm。

上述方案中，所述粗集料顆粒懸掛對稱固定在稱重支架上。

上述方案中，步驟1)中含有5～8組粗集料樣品。

上述方案中，步驟6)中所述平均質(zhì)量損失率P＝(P₁+P₂+P₃+P₄+P₅)/N；其中N為粗集料樣品的組數(shù)。

上述方案中，步驟5)中所述熱水溫度為70～80℃，加熱時間為9～15min。

上述方案中，步驟5)中所述烘干溫度為50～60℃。

上述方案中，步驟1)中所述烘干溫度為100～110℃。

上述方案中，步驟1)中所述待評價瀝青為基質(zhì)或改性瀝青。

本發(fā)明的有益效果為：

1)本發(fā)明通過設計稱重支架，采用懸掛稱重的方式，實現(xiàn)了不同狀態(tài)下粗集料樣品與天平的分離稱重，避免了粗集料裹覆的瀝青未完全固化時易與天平粘附造成質(zhì)量損失的問題，保證稱量精度。

2)本發(fā)明采用熱水對裹覆瀝青的粗集料進行加熱，控制熱水溫度低于微沸水或沸水溫度，避免微沸水或沸水中產(chǎn)生的氣泡吸附于裹覆瀝青的粗集料表面以及氣泡破裂時對瀝青質(zhì)量造成的損失，進一步保證評價精度。

3)本發(fā)明克服了水煮法在表征瀝青與粗集料粘附性時評價指標不定量、人為因素影響較大的缺點；涉及的方法簡單、可獲得精確的數(shù)據(jù)，適用于定量對比評價瀝青與粗集料的粘附性。

附圖說明

圖1為固定有粗集料顆粒的稱重支架的結構示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例2對瀝青進行定量評價結果。

圖3為本發(fā)明實施例3對瀝青進行定量評價結果。

其中，1為底座，2為支架，3為固定盤，4為固定孔，5為棉線，6為粗集料顆粒。

具體實施方式

為了更好的理解本發(fā)明，下面結合具體實施例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。

以下實施例中，采用的粗集料顆粒為玄武巖集料，粒徑為13.2～19mm。

以下實施例中，采用的檢測瀝青與粗集料粘附性方法的具體步驟如下：

1)準備待評價瀝青和5組粗集料樣品，其中每組粗集料樣品含有4個尺寸相當?shù)拇旨项w粒，將集料顆粒置于100～110℃烘箱內(nèi)充分烘干，并置于干燥器中備用；

2)采用自制稱重支架(結構示意圖見圖1)，所述稱重支架包括底座1、支架2和固定盤3，底座1和固定盤3呈圓盤狀，支架2固定于底座1和固定盤3的中心處(固定面的圓心)；其中固定盤3沿周向?qū)ΨQ開設4個固定孔4，用棉線5(固定線)通過固定孔4將每組干燥后粗集料顆粒逐粒系牢，懸掛固定于稱重支架固定盤的邊沿，然后置于精度為萬分之一的電子天平上進行稱重，測量質(zhì)量W₁；

3)將棉線一端從稱重支架上解下，連同粗集料顆粒置于105℃烘箱內(nèi)加熱1.5h后，懸掛浸沒于預先加熱熔化的瀝青中100s，然后輕輕從瀝青中移出，使粗集料顆粒表面富余的瀝青自由滴落，得裹覆瀝青的粗集料樣品；

4)待所得裹覆瀝青的粗集料樣品表面的瀝青固化后，重新對稱懸掛固定于稱重支架上，測量質(zhì)量W₂；

5)待裹附瀝青的粗集料樣品充分冷卻后，將稱重支架連同裹覆瀝青的粗集料樣品一起置于盛裝熱水的容器中，所述容器置于電爐上，保持容器中熱水的溫度為80℃，并保證熱水水面始終浸沒裹覆瀝青的粗集料樣品，隨后將稱重支架連同裹覆瀝青的粗集料樣品一起取出并置于50℃的烘箱中烘干除水，冷卻后稱量質(zhì)量W₃；

6)根據(jù)步驟2)、4)、5)分別測得的W₁、W₂、W₃，計算每組粗集料樣品的質(zhì)量損失率和平均質(zhì)量損失率，對待評價瀝青進行定量評價；其中每組粗集料樣品的質(zhì)量損失率P_i的計算方法為P_i＝(W₂－W₃)/(W₂－W₁)；平均質(zhì)量損失率為P＝(P₁+P₂+P₃+P₄+P₅)/5。

以下實施例中，采用的R-1、R-2再生劑均由美國科來福公司提供。

實施例1

一種通過質(zhì)量損失率評價集料-瀝青粘附性的方法，采用的粗集料樣品為玄武巖集料，待評價瀝青為SK90基質(zhì)瀝青，在熱水中加熱時間為10min；計算得5組平行測試得到的質(zhì)量損失率P_i均在16％±2之間，誤差控制在2％以內(nèi)，其評價精度遠遠高于水煮法的分級定性評價標準，能夠用于定量表征集料與瀝青之間的粘附性。

表1 SK90瀝青與玄武巖集料的粘附性評價

實施例2

一種通過質(zhì)量損失率評價集料-瀝青(改性再生瀝青)粘附性的方法，用于評價高速瀝青路面上面層瀝青與粗集料之間的粘附性，具體步驟如下：

對在高速瀝青路面取回來的上面層芯樣進行瀝青抽提，回收上面層中的老化SK90基質(zhì)瀝青。將所得老化SK90基質(zhì)瀝青分成9份，其中一份為對照組(不添加瀝青再生劑)，選取4份分別加入3wt％、5wt％、7wt％和9wt％(占老化SK90基質(zhì)瀝青質(zhì)量)的美國科來福R-1瀝青再生劑，剩余4份分別加入3wt％、5wt％、7wt％和9wt％(占老化SK90基質(zhì)瀝青質(zhì)量)的美國科來福R-2再生劑，分別得改性再生瀝青；采用本發(fā)明所述方法評價上述老化瀝青再生前后與玄武巖粗集料顆粒(上面層芯樣瀝青抽提后所得玄武巖集料，粒徑為13.2～19mm)的粘附性，熱水中加熱時間為15min。

本實施例計算所得結果如圖2所示，可以看出從高速公路上面層回收的瀝青(老化SK90基質(zhì)瀝青)與玄武巖集料的粘附性很差，說明上面層瀝青材料老化非常嚴重，瀝青變脆、變硬，容易從集料表面脫落，造成坑槽等病害，影響路用性能。在分別加3wt％、5wt％、7wt％和9wt％的再生劑R-1、R-2后，瀝青粘附性得到了顯著的提高，表現(xiàn)為平均質(zhì)量損失率的持續(xù)減小。并且質(zhì)量損失率隨著再生劑摻量的增加而減小。因再生劑種類的不同，再生效果也有所差異，在相同摻量下，采用R-1所得再生瀝青與玄武巖的粘附率比采用R-2所得再生瀝青略高。

實施例3

對在高速瀝青路面取回來的中面層芯樣進行瀝青抽提，回收中面層中的老化瀝青。將所得老化瀝青分成9份，其中一份為對照組(不添加瀝青再生劑)，選取4份分別加入3wt％、5wt％、7wt％和9wt％(占老化SK90基質(zhì)瀝青)的美國科來福R-1瀝青再生劑，剩余4份分別加入3wt％、5wt％、7wt％和9wt％(占老化SK90基質(zhì)瀝青質(zhì)量)的美國科來福R-2再生劑；采用本發(fā)明所述方法評價上述老化瀝青再生前后與玄武巖(中面層芯樣瀝青抽提后所得玄武巖集料，粒徑為13.2～19mm)的粘附性，熱水中加熱時間為15min。

本實施例計算所得結果如圖3所示，可以看出中面層平均質(zhì)量損失率高于低于上面層質(zhì)量損失率，表現(xiàn)出更好的粘附性。這是因為上面層常年暴露在外界環(huán)境中，受紫外線和氧氣的影響，老化程度嚴重，導致粘附性變差。通過分別加入R-1和R-2兩種不同的再生劑，所得再生瀝青與玄武巖粗集料顆粒的粘附性均有改善，其摻量變化規(guī)律和上面層相同。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構思的前提下，做出若干改進和變換，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。