一种沥青混合料中集料表面沥青膜厚度的计算方法技术

本发明专利技术涉及一种沥青混合料中集料表面沥青膜厚度的计算方法，首先从沥青混合料试样中随机选取集料作为扫描样本；对扫描样本进行扫描，获取扫描图像；获取扫描图像中集料和沥青的总面积As以及集料面积Aa，由总面积As计算得到总面积对应的当量圆半径Rs，由集料面积Aa计算得到集料面积对应的当量圆半径Ra；根据当量圆半径Rs和Ra之差得到集料表面沥青膜厚度。本发明专利技术可以对沥青含量相同而粒径大小不同的集料表面沥青膜厚度进行扫描计算，结果表明，沥青膜厚度随着集料粒径的增大呈现减小的趋势，本发明专利技术数据可靠且准确。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于沥青膜厚度计算领域，具体涉及一种沥青混合料中集料表面沥青膜厚度的计算方法。
技术介绍
沥青混合料的沥青膜厚度对于沥青混合料的矿料级配设计和最佳沥青用量的确定具有极其重要的参考价值。在沥青混合料中，为了使沥青混合料具有良好的高温抗车辙、低温抗开裂、抗水害、耐疲劳等特性，必须保证集料周围裹附的沥青膜有一定的厚度，沥青膜厚度对沥青混合料性能影响甚大，沥青膜越厚，沥青混合料越显柔韧和耐久性；沥青膜越薄，沥青混合料越脆，越易产生开裂和剥落。目前最常用的计算集料表面沥青膜厚度的方法是维姆法。下面就该方法做简单的介绍：维姆法计算公式：SA＝0.41+0.01ΣPiFAi式中：SA——矿料的总表面积，m2/kg；Pi——集料在各个筛孔的通过率，％；FAi——各个筛孔的表面积系数，m2/kg。 P b e = S A × ρ × δ 1000 + S A × ρ × δ × 100 % ]]>式中：SA——矿料的总表面积，m2/kg；ρ——沥青的密度，g/cm3；δ——沥青膜的厚度，μm；Pbe——沥青混合料的有效沥青含量，％。注：各种公称最大粒径混合料大于4.75mm尺寸集料的表面积系数均取0.0041，且只计算一次，4.75mm以下部分的FAi如表1所示。表1集料各个筛孔的表面积系数沥青膜的厚度对沥青混合料的性能有着至关重要的作用。但是目前最常用的计算沥青膜厚度的方法精确性并不是很高，传统的方法计算沥青膜厚度看成是一个同样的值，但实际上不同粒径的集料表面覆盖沥青膜的厚度是不同的。因而需要一种可信度更高的方法计算沥青膜厚度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种沥青混合料中集料表面沥青膜厚度的计算方法，能够准确地确定沥青膜厚度。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：包括以下步骤：步骤一：制备沥青混合料试样；步骤二：从制备好的沥青混合料试样中随机选取集料作为扫描样本；步骤三：对扫描样本进行扫描，获取扫描图像；步骤四：获取扫描图像中集料和沥青的总面积As以及集料面积Aa，由总面积As计算得到总面积对应的当量圆半径Rs，由集料面积Aa计算得到集料面积对应的当量圆半径Ra；根据当量圆半径Rs和Ra之差得到集料表面沥青膜厚度。进一步地，步骤一具体包括：步骤101：备矿料和沥青，将矿料清洗后置于100～110℃的烘箱中烘干至恒重；步骤102：将烘干后的矿料分级得到矿粉和集料，将集料和矿粉分别预热至沥青拌和温度以上15℃备用；沥青熔化加热至规定的沥青混合料拌和温度备用；步骤103：将矿粉、集料和沥青加入沥青混合料拌和机中，在拌和温度下拌合均匀后冷却至室温，得到沥青混合料试样。进一步地，步骤103的拌合过程开始前沥青混合料拌和机预热至拌和温度以上9～11℃。进一步地，步骤三中采用X-ray CT对扫描样本进行扫描。进一步地，X-ray CT的型号为Compact-225KV。进一步地，步骤三具体包括，步骤301：将滤波片贴置于X射线靶头处；步骤302：将扫描样本摆放于载物台中心的轻质垫块上，调整载物台坐标，使扫描样本位于X射线靶头探测中心；进行黑白屏校正，调节扫描电压、扫描电流、积分时间、饱和度和对比度；步骤303：进行增益校正；步骤304：利于X-ray CT对扫描样本进行扫描，当扫描样本跟随载物台完成360°旋转时，扫描结束，获取扫描图像。进一步地，步骤302中扫描电流：0.4～0.6mA，扫描电压：200～210KV，积分时间：300ms～500ms；饱和度不超过80％，对比度不低于3000。进一步地，步骤304中旋转速率为24°/min。进一步地，步骤四中利用IPP软件获取扫描图像中的集料和沥青的总面积以及集料面积。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：(1)本专利技术通过对沥青混合料试样扫描获取扫描图像，获取扫描图像中集料和沥青的总
面积以及集料面积，从而能够准确的确定出沥青膜的厚度，可信度高；(2)能够根据计算出的沥青膜厚度准确的确定最佳的沥青用量，保证沥青混合料具有好的高温抗车辙、低温抗开裂、抗水害和耐疲劳等特性；并且对于研究沥青膜厚度与沥青混合料性能之间的关系具有更重要的作用；(3)对于未知的沥青混合料中，沥青膜的厚度可以通过本专利技术方法得到确认，另外进而可以根据以往的沥青膜厚度与沥青用量的关系式计算得到沥青的用量；(4)本专利技术可以对沥青含量相同而粒径大小不同的集料表面沥青膜厚度进行扫描计算，结果表明，沥青膜厚度随着集料粒径的增大呈现减小的趋势，本专利技术方法相对相对传统的维姆法，两者有很大的相关性，表明本专利技术数据可靠，同时相对于维姆法计算得到的始终为固定均值的结果更精确；(5)本专利技术方法操作简单，具有重要的实践意义和很好的应用前景。【附图说明】图1为被沥青裹附的集料扫描图。图2为被沥青裹附的集料计算原理示意图。图3为采用维姆法和本专利技术方法分别计算的沥青膜厚度关系图。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术做进一步详细说明。本专利技术利用X-ray CT扫描技术来获得沥青膜厚度，实现了更精确的确定集料表面沥青膜厚度的目的。本专利技术具体包括以下步骤：步骤一：制备试样：根据确定的最佳沥青用量和级配，拌制沥青混合料，搅拌要均匀，充分。沥青用量和级配的选择可以根据使用的沥青混合料的性能的不同选取不同的沥青用量和级配。步骤101：根据《公路沥青路面施工技术规范》进行试件沥青混合料的配合比设计，并确定沥青料的拌和及压实温度。步骤102：按设计的配合比备矿料和沥青，将各种规格的矿料置于105℃±5℃的烘箱中烘干至恒重，一般烘干不少于4h。根据情况，粗集料可先用水冲洗干净后烘干，也可将粗细集料过筛后用水冲洗再烘干备用。矿料是矿粉和集料的总称，而集料又分为粗集料和细集料，因此原料含有沥青、粗集料、细集料和矿粉；其中粗集料指集料粒径大于2.36mm的材料，在0.075～2.36mm之间的则为细集料，小于0.075mm的为矿粉。步骤103：将烘干之后分级的粗、细集料，按设计级配要求称取质量并混合均匀，置烘箱中预热至沥青拌和温度以上15℃备用，矿粉单独加热，加热温度同样在沥青拌和温度以上15℃，沥青用恒温烘箱、电热套熔化加热至规定的沥青混合料拌和温度备用，但不得超过175℃。步骤104：沥青混合料拌和机预热至拌和温度以上10±1℃左右备用并加热至合适的温度备用。步骤105：利用拌和机进行沥青混合料的拌合，并冷却至室温。步骤二：从拌制好的沥青混合料中随机选取集料作为扫描样本。为了确保准确性，可以选择不同粒径大小的集料进行扫描计算，以免产生不必要的误差，最后取均值，计算更精确。步骤三：对德国YXLON公司生产的Com本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沥青混合料中集料表面沥青膜厚度的计算方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：制备沥青混合料试样；步骤二：从制备好的沥青混合料试样中随机选取集料作为扫描样本；步骤三：对扫描样本进行扫描，获取扫描图像；步骤四：获取扫描图像中集料和沥青的总面积As以及集料面积Aa，由总面积As计算得到总面积对应的当量圆半径Rs，由集料面积Aa计算得到集料面积对应的当量圆半径Ra；根据当量圆半径Rs和Ra之差得到集料表面沥青膜厚度。

【技术特征摘要】
1.一种沥青混合料中集料表面沥青膜厚度的计算方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：制备沥青混合料试样；步骤二：从制备好的沥青混合料试样中随机选取集料作为扫描样本；步骤三：对扫描样本进行扫描，获取扫描图像；步骤四：获取扫描图像中集料和沥青的总面积As以及集料面积Aa，由总面积As计算得到总面积对应的当量圆半径Rs，由集料面积Aa计算得到集料面积对应的当量圆半径Ra；根据当量圆半径Rs和Ra之差得到集料表面沥青膜厚度。2.根据权利要求1所述的一种沥青混合料中集料表面沥青膜厚度的计算方法，其特征在于：步骤一具体包括：步骤101：备矿料和沥青，将矿料清洗后置于100～110℃的烘箱中烘干至恒重；步骤102：将烘干后的矿料分级得到矿粉和集料，将集料和矿粉分别预热至沥青拌和温度以上15℃备用；沥青熔化加热至规定的沥青混合料拌和温度备用；步骤103：将矿粉、集料和沥青加入沥青混合料拌和机中，在拌和温度下拌合均匀后冷却至室温，得到沥青混合料试样。3.根据权利要求2所述的一种沥青混合料中集料表面沥青膜厚度的计算方法，其特征在于：步骤103的拌合过程开始前沥青混合料拌和机预热至拌和温度以上9～11℃。4.根据权利要求1所述的一种沥青混合料中集料表面沥青膜厚度的计算方法，其特征在于：步骤三中采用X-ray C...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪海年，张然，姚晓光，尤占平，姜鑫，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61