乳化沥青的黏附性能的检测方法

1.本发明属于交通道路工程领域中乳化沥青粘附性能的评估，具体涉及乳化沥青透层油渗透深度的预估方法。


背景技术：

2.乳化沥青是由小粒径的沥青颗粒分散在水当中，并通过乳化剂对其进行稳定的体系。制备工艺为，将通常道路使用的沥青进行高温处理至流动状态，往其中加入乳化剂(两亲分子)降低沥青和水之间的界面张力，防止聚结使体系稳定并配合机械搅拌的方法进行充分乳化，从而让沥青形成粒径足够小的颗粒，能够扩散到水中面液化成常温下粘度性很低，流动性较好的具有水包油结构的道路建筑材料。目前使用机械分散法生产乳化沥青的设备相对较多，主要有胶体磨类、均化器类和搅拌类等。而乳化沥青恢复粘结力的根本在于其水分被消耗掉。目前，评价乳化沥青性质时，往往通过加热方式促使水分蒸发，形成乳化沥青残留物再进行评价，但是这种方式并没有考虑蒸发全过程中的性能变化，且制备的乳化沥青残留物相当于没有空隙的理想成膜状态，而不是常温蒸发状态的真实成膜性质，因此需要提出可定量反应乳化沥青干燥、破乳和成膜品质的指标。


技术实现要素：

3.解决的技术问题：本发明提出乳化沥青的黏附性能的检测方法，可定量反应乳化沥青干燥、破乳和成膜品质，该方法不同于以往的加热方式促使水分蒸发，形成乳化沥青残留物再评价的方法，评价的基础更贴近乳化沥青真实成膜状态。
4.技术方案：乳化沥青的黏附性能的检测方法，包括如下步骤：步骤1，基于干燥成膜试验，根据步骤2和步骤3的操作过程绘制乳化沥青干燥过程中水分随时间变化曲线；步骤2，制备乳化沥青试验样品，将乳化沥青分别倒入圆柱形塑料模具中制备试样；再将试样置于养生箱中进行干燥试验；步骤3，通过称重法，测试试样重量变化，根据数据制成干燥曲线；通过步骤1得到的变化曲线和上述干燥曲线的交点计算出颗粒最大堆积率所在的时间，根据时间可以求出对应的水分蒸发量，再根据公式求得此刻的颗粒最大堆积率；式中：m
a,unit
沥青的初始质量(g)；m
w,unit
水的初始质量(g)；m
loss
单位面积水分蒸发量(g/m2)；ρa沥青的密度(g/cm3)；ρw水的密度(g/cm3)；沥青颗粒堆积率(％)；步骤4，采用动态剪切流变仪测试乳化沥青的复数剪切模量，先用激光切割机制备出内径为25mm的亚克力模具，然后将亚克力模具放置在硅胶垫上，将待测样品倒入模具中，待可以初步脱模后开始测试；步骤5，选用固定频率固定应变进行试验，与蒸发室温相同，待试样可以初步脱模后开始测试，第一天每隔1小时进行一次测试，之后一天一测，同一组取两个试样进行平行试验，最后取平均值，然后对乳化沥青颗粒最大堆积率和复数模量进行相关性分析，结果显示乳化沥青最大堆积率与乳化沥青常温蒸发成膜的复数模量之间具有明显的线性相关性；步骤6，在集料板上预先固定模具，在模具内滴入乳化沥青，将定子覆盖在
乳化沥青上，静置一天，待乳化沥青干燥成膜，发挥力学性能后，再进行拉拔试验，拉拔速率为0.2mpa/s；步骤7，将测得的乳化沥青黏附强度和颗粒最大堆积率进行相关性分析，乳化沥青的颗粒最大堆积率与黏附性能具有明显的线性相关性，从而检测乳化沥青黏附性能。
5.优选的，上述步骤2中的试样尺寸为：厚度为3mm，圆柱形模具直径为52mm，高度为15mm。
6.优选的，上述步骤2中的养生箱条件为25℃，湿度为13％，风速为0.4m/s。
7.优选的，上述步骤5中的固定频率固定应变进行试验，其中频率为10hz，应变为0.005％，试验温度25℃。
8.优选的，上述步骤6中的模具为直径为22mm的圆形，乳化沥青的滴入量为0.1g，定子内径为20mm。
9.乳化沥青的干燥成膜过程可分为三个阶段，分别为颗粒填充阶段、破乳阶段和沥青膜形成阶段：
①
颗粒填充阶段，沥青颗粒逐渐靠拢，但仍可自由移动，此状态水分的蒸发速率与纯水相当；
②
破乳阶段，随着水分蒸发沥青颗粒形成不可逆的相互接触，在临界破乳时颗粒达到最大堆积状态，随后大比例融合并最终初步形成油包水的结构，此阶段水分蒸发速率快速下降；
③
沥青膜形成阶段，在缩水表面产生的力或表面张力作用下，颗粒聚结且界面分子相互扩散、渗透和缠绕，形成具有一定力学性能的膜，此阶段水分蒸发非常缓慢并逐步趋近于零。
10.有益效果：乳化沥青本身是由沥青颗粒和水混合而成的乳液，乳化沥青基材料的性能与乳化沥青恢复粘结力密切相关，而乳化沥青恢复粘结力的根本在于其水分被消耗掉。目前，评价乳化沥青性质时往往通过加热方式促使水分蒸发，形成乳化沥青残留物再进行评价，这种方式并没有考虑蒸发全过程中的性能变化，且制备的乳化沥青残留物相当于没有空隙的理想成膜状态，而不是常温蒸发状态的真实成膜性质，本发明更贴切与实际情况。
附图说明
11.图1为乳化沥青干燥过程三阶段显微镜观测图，其中a第一阶段、b第二阶段、c第三阶段；
12.图2为乳化沥青干燥成膜试样；
13.图3为乳化沥青干燥过程；
14.图4为乳化沥青颗粒最大堆积率与复数模量/黏附强度相关性；
15.图5为集料表面沥青裹覆情况图；
16.图6为乳化沥青的裹覆程度对比图。
具体实施方式
17.水煮法(jtg e20-2011公路工程沥青与沥青混合料试验规程t0654-2011)
18.水煮法(适用于大于13.2mm粒径的粗集料)
·
19.1.将集料过13.2mm、19mm的筛，取存留在13.2mm筛上的颗粒5个，要求试样表面规整、按近立方体。用水洗净，在105℃的烘箱中烘干。用细线将试样集料粒逐个系牢，继续放入105℃的烘箱中加热待用。
20.2.石油沥青加热至130℃～105℃,将待用的集料试样浸入沥青45s，使沥青能够全部裹覆集料表面，取出并悬挂在试验架上，在室温下冷却15min。
21.3.将盛水的大烧杯放置在有石棉网的电炉上加热煮沸，在水微沸的状态下将裹覆沥青的集料试样通过细绳悬挂于水中。保持微沸状态浸煮3min。
22.4.浸煮结束后，将集料从水中取出，观察集料颗粒表面沥青膜的剥落程度，并按表提示的内容评定粘附等级。
23.5.同样试样平行试验5个颗粒，并由两名以上经验丰富的试验人员分别评定后，取平均等级作为试验结果。
24.实施例1：
25.首先根据公路工程沥青与沥青混合料试验规程中的乳化沥青与粗集料黏附性实验
‑“
水煮法“进行阴离子乳化沥青样品与石灰岩集料进行黏附性能评价，具体步骤如下：
26.步骤1：将集料过13.2mm、19mm的筛，取存留在13.2mm筛上的颗粒5个，要求试样表面规整、按近立方体。用水洗净，在105℃的烘箱中烘干。用细线将试样集料粒逐个系牢，继续放入105℃的烘箱中加热待用。
27.步骤2：石油沥青加热至130℃～105℃，将待用的集料试样浸入沥青45s，使沥青能够全部裹覆集料表面，取出并悬挂在试验架上，在室温下冷却15min，参加图5。
28.步骤3：将盛水的大烧杯放置在有石棉网的电炉上加热煮沸，在水微沸的状态下将裹覆沥青的集料试样通过细绳悬挂于水中。保持微沸状态浸煮3min。
29.步骤4：浸煮结束后，将集料从水中取出，观察集料颗粒表面沥青膜的剥落程度，并按表提示的内容评定粘附等级。
30.步骤5：同样试样平行试验5个颗粒，并由两名以上经验丰富的试验人员分别评定后，取平均等级作为试验结果，参见图6。
31.根据实验结果可见，乳化沥青的裹覆程度大于规范评价结果的具有较好的黏附效果。然后通过测算乳化沥青的颗粒最大堆积率用于评价与验证乳化沥青黏附性能，具体包括以下步骤：
32.步骤1：制备乳化沥青试验样品，将乳化沥青分别倒入圆柱形塑料模具中制备试样，乳化沥青厚度为3mm，圆柱形模具直径为52mm，高度为15mm；再将试样置于养生箱中进行干燥试验，养生箱条件为25℃，湿度为13％，风速为0.4m/s.
33.步骤2：通过称重法，测试试样重量变化，根据数据制成干燥曲线。通过第一阶段拟合曲线和第三阶段拟合曲线的交点来计算出颗粒最大堆积率所在的时间，根据时间可以求出对应的水分蒸发量，再根据公式求得此刻的颗粒最大堆积率。
34.式中：m
a,unit-沥青的初始质量(g)；m
w,unit-水的初始质量(g)；m
loss-单位面积水分蒸发量(g/m2)ρa、ρ
w-沥青和水的密度(g/cm3)-沥青颗粒堆积率(％)
35.36.实施例2：
37.通过测算其他类别的乳化沥青的颗粒最大堆积率用于评价乳化沥青黏附性能，具体包括以下步骤：
38.步骤1：制备乳化沥青试验样品，将乳化沥青分别倒入圆柱形塑料模具中制备试样，乳化沥青厚度为3mm，圆柱形模具直径为52mm，高度为15mm；再将试样置于养生箱中进行干燥试验，养生箱条件为25℃，湿度为13％，风速为0.4m/s.
39.步骤2：通过称重法，测试试样重量变化，根据数据制成干燥曲线。通过第一阶段拟合曲线和第三阶段拟合曲线的交点来计算出颗粒最大堆积率所在的时间，根据时间可以求出对应的水分蒸发量，再根据公式求得此刻的颗粒最大堆积率。
40.式中：m
a,unit-沥青的初始质量(g)；m
w,unit-水的初始质量(g)；m
loss-单位面积水分蒸发量(g/m2)ρa、ρ
w-沥青和水的密度(g/cm3)-沥青颗粒堆积率(％)
41.