沥青胶浆-集料比表面积的表面能匹配性指标计算方法技术

本发明专利技术公开一种沥青胶浆

【技术实现步骤摘要】
沥青胶浆
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集料比表面积的表面能匹配性指标计算方法


[0001]本专利技术涉及道路工程
，尤其涉及一种沥青胶浆
‑
集料比表面积的表面能匹配性指标计算方法。

技术介绍

[0002]沥青路面是我国公路与城市道路的主要结构之一。在其面层沥青混合料的设计和施工过程中，需要重点关注沥青与集料的黏附性能，这直接关系到沥青混合料的疲劳寿命、自愈合能力及水稳定性等路用性能。沥青混合料是由集料、沥青、填料三种材料多尺度不规则粒子堆积在一起混合而成的具有流变特性的复合材料。国内外研究已表明：在车辆荷载、温度应力及水的作用下沥青路面产生开裂的两个主要表现形式为：(1)内聚开裂：在沥青或沥青胶浆内部产生开裂；(2)黏附开裂：在沥青与集料界面之间产生开裂。由于填料与粗集料在表观特性上相差巨大，导致内聚开裂与黏附开裂规律不同，在宏观上表现为沥青与集料的界面开裂和沥青胶浆内部开裂规律不一致。同时，沥青混合料抗水损害性能取决于沥青与填料组成的沥青胶浆与集料的黏结强度。因此准确评价沥青胶浆性能，确定导致沥青混合料内聚开裂与黏附开裂性能不同的原因，对深入研究沥青混合料抗水损害性能，提高沥青混合料服役性能具有重要意义。
[0003]我国有很多方法用于测试沥青与集料的黏附性能，其中工程中常用的是我国现行规范《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20
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2011)中“T 0616
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1993沥青与粗集料的黏附性试验”方法，该方法根据集料粒径的不同分为水煮法和水浸法。由于试验操作比较简单，且能够直观的看到沥青在集料上剥落情况，因而得到广泛应用。但是该方法是一种定性评价，沥青剥落情况评价主观性较强，其评价结果因人而异，故评价结果不够准确。
[0004]因此，目前国际上采用更为先进的表面能法通过测试沥青、集料、填料的表面能参数，采用表面能计算法则得到沥青及沥青胶浆自身的内聚结合能及沥青与集料的黏附结合能，并通过这两个指标分别量化沥青混合料抵抗内聚开裂与黏附开裂的能力。该黏附能指标与沥青
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集料界面上的黏附开裂密切相关，并直接影响荷载对沥青混合料做功时的能量转换及分配，对研究沥青混合料分别在受拉和受压模式下的多裂纹起始及扩展规律具有至关重要的作用。此外，黏附能指标还被广泛用于研究沥青混合料在服役期间出现的老化、自愈合及水损害等各种工程问题，主要应用方式是将测试计算得到的内聚结合能和黏附结合能带入公式进行表面能匹配性指标计算，从而分析沥青混合料宏观性能。但是该指标忽略了填料对沥青胶浆内聚结合能的影响，因此需要对该匹配性指标计算方法进行修正。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服上述技术不足，提供一种沥青胶浆
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集料比表面积的表面能匹配性指标，解决现有沥青混合料水稳定性指标未考虑填料和比表面积对该指标的影响。
[0006]为达到上述技术目的，本专利技术的技术方案提出一种沥青胶浆
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集料比表面积的表
面能匹配性指标计算方法，包括以下步骤：
[0007]S1：采用蒸气吸附法测定集料的表面能参数；
[0008]S2：采用改进毛细上升法测定填料的表面能参数；
[0009]S3：通过比表面积系数法来确定沥青混合料集料的比表面积；
[0010]S4：采用全自动比表面积及孔隙分析仪测试填料的比表面积；
[0011]S5：根据所述集料的表面能参数和所述填料的表面能参数，计算沥青混合料黏附结合能和有液体条件下的黏附结合能；
[0012]S6：根据所述沥青混合料黏附结合能、所述有水条件下的黏附结合能、所述沥青混合料集料的比表面积和所述填料的比表面积，计算得到基于比表面积沥青胶浆
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集料的表面能匹配性指标。
[0013]进一步地，步骤S2中所述改进毛细上升法具体为：
[0014]采用全自动表面张力仪，将填料密实放置在金属桶内，缓慢进入测试试剂，通过计算机生成的填料吸收试剂质量随时间的变化曲线，计算毛细管有效半径和样品对测试试剂的扩散压力，并利用式(1)计算得到填料的表面能参数：
[0015][0016]其中：π
e
为扩散压力；分别为沥青、填料表面能参数的非极性酸碱分量；分别为沥青、填料表面能参数的极性酸分量；分别为沥青、填料表面能参数的极性碱分量。
[0017]进一步地，步骤S3中所述沥青混合料集料的比表面积计算式如下：
[0018]SSA
a集料
＝∑(P
i
×
FA
i
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0019]其中：SSA
a集料
为集料的比表面积；P
i
‑
集料各种粒径的通过百分率；FA
i
为相应于各种粒径的集料的表面积系数。
[0020]进一步地，步骤S5中所述沥青混合料黏附结合能和有液体条件下的黏附结合能的计算公式分别如下：
[0021][0022][0023]其中，表示集料与沥青的黏附结合能；分别为集料、沥青表面能参数的非极性分量；分别为集料、沥青表面能参数的极性酸分量；分别为集料、沥青表面能参数的极性碱分量；为有液体条件下的黏附结合能；为填料液体表面能参数的非极性分量；为填料液体表面能参数的极性酸分量；为填料液体表面能参数的极性碱分量。
[0024]进一步地，所述基于比表面积沥青胶浆
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集料的表面能匹配性指标具体如下式：
[0025][0026]其中SSA
a填料
为填料的比表面积。
[0027]本专利技术提供一种沥青胶浆
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集料比表面积的表面能匹配性指标计算装置，包括：
[0028]集料的表面能参数计算模块：采用蒸气吸附法测定集料的表面能参数；
[0029]填料的表面能参数计算模块：采用改进毛细上升法测定填料的表面能参数；
[0030]集料的比表面积计算模块：通过比表面积系数法来确定沥青混合料集料的比表面积；
[0031]填料的比表面积计算模块：采用全自动比表面积及孔隙分析仪测试填料的比表面积；
[0032]沥青混合料黏附结合能和有液体条件下的黏附结合能计算模块：根据所述集料的表面能参数和所述填料的表面能参数，计算沥青混合料黏附结合能和有液体条件下的黏附结合能；
[0033]基于比表面积沥青胶浆
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集料的表面能匹配性指标计算模块：根据所述沥青混合料黏附结合能、所述有水条件下的黏附结合能、所述沥青混合料集料的比表面积和所述填料的比表面积，计算得到基于比表面积沥青胶浆
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集料的表面能匹配性指标。
[0034]本专利技术还提供了一种计算机设备，其包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述沥青本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种沥青胶浆
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集料比表面积的表面能匹配性指标计算方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：采用蒸气吸附法测定集料的表面能参数；S2：采用改进毛细上升法测定填料的表面能参数；S3：通过比表面积系数法来确定沥青混合料集料的比表面积；S4：采用全自动比表面积及孔隙分析仪测试填料的比表面积；S5：根据所述集料的表面能参数和所述填料的表面能参数，计算沥青混合料黏附结合能和有液体条件下的黏附结合能；S6：根据所述沥青混合料黏附结合能、所述有水条件下的黏附结合能、所述沥青混合料集料的比表面积和所述填料的比表面积，计算得到基于比表面积沥青胶浆
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集料的表面能匹配性指标。2.如权利要求1所述的一种沥青胶浆
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集料比表面积的表面能匹配性指标计算方法，其特征在于：步骤S2中所述改进毛细上升法具体为：采用全自动表面张力仪，将填料密实放置在金属桶内，缓慢进入测试试剂，通过计算机生成的填料吸收试剂质量随时间的变化曲线，计算毛细管有效半径和样品对测试试剂的扩散压力，并利用式(1)计算得到填料的表面能参数：其中：π
e
为扩散压力；分别为沥青、填料表面能参数的非极性酸碱分量；分别为沥青、填料表面能参数的极性酸分量；分别为沥青、填料表面能参数的极性碱分量。3.如权利要求1所述的一种沥青胶浆
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集料比表面积的表面能匹配性指标计算方法，其特征在于：步骤S3中所述沥青混合料集料的比表面积计算式如下：SSA
a集料
＝∑(P
i
×
FA
i
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)其中：SSA
a集料
为集料的比表面积；P
i
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集料各种粒径的通过百分率；FA
i
为相应于各种粒径的集料的表面积系数。4.如权利要求3所述的一种沥青胶浆
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集料比表面积的表面能匹配性指标计算方法，其特征在于：步骤S5中所述沥青混合料黏附结合能和有液体条件下的黏附结合能的计算...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗蓉，胡义成，黄婷婷，苗强，梁宇，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：