一种确定岩沥青掺配比例的方法技术

本发明专利技术提供了一种确定岩沥青掺配比例的方法，包括如下步骤：S1.将提纯后的天然岩沥青按不同比例与基质沥青混合，得到一系列胶结料；S2.将胶结料在初始或老化的条件下进行针入度和软化点试验，得到针入度和软化点数据；S3.根据步骤S2的针入度和软化点数据，计算粘弹性参数|G

【技术实现步骤摘要】
一种确定岩沥青掺配比例的方法


[0001]本专利技术属于道路工程
，尤其涉及一种确定岩沥青掺配比例的方法。

技术介绍

[0002]我国地域辽阔，陆地南北纬度跨越50
°
，东西经度跨越70
°
，年平均气温最大可以相差近30℃。虽然《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40
‑
2004列出了七个沥青针入度等级(30#～160#)，实际市场供应的沥青只有两种：90#(适用于东北和西北地区)和70#(适用于其他地区)。从沥青和路面的性能来讲，显然这种状况是不合理的，因为沥青和混合料的性能与温度有关。
[0003]已有的研究和工程实践指出：沥青和混合料的性能与针入度和软化点密切相关。随着岩沥青掺量的增加，针入度降低，软化点升高，沥青胶结料高温性能以及与集料颗粒表面的粘结性都会得到改善。可以通过不同的岩沥青掺量将沥青针入度等级范围加密或调整针入度等级，例如70#沥青的针入度范围60～80(0.1mm)，以满足不同的路面温度和交通量对沥青胶结料的使用要求。然而，目前为止针入度等级与路面性能(车辙、疲劳裂缝和温度裂缝等)间并没有值得信赖的定量关系，这就给基于性能的岩沥青掺量的确定带来了困难。
[0004]美国SHRP研究计划的重要成果Superpave建立了基于路面性能的沥青胶结料分级体系，由PGx
‑
y表示。其中，x为沥青所能承受的最高路面温度，如64℃、70℃、76℃、82℃等，如果选择适宜的沥青，在这样的温度下路面产生车辙的风险会降低；y为沥青所能承受的最低路面温度，如
‑
10℃、
‑
16℃、
‑
22℃等，在这样的温度下路面产生低温裂缝的风险也会降低。交通量大(>)或车速慢还需要提高一个高温等级。然而，沥青胶结料PG分级体系依赖于动力剪切流变仪(DSR)等比较贵重的仪器设备，以及比较高素质的试验人员操作和分析数据，这对于大多数工地试验室或工程实验室来说几乎是不可能的。
[0005]因此急需开发一种不需要经过动力剪切流变仪(DSR)就能够确定岩沥青的掺配比例的方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本专利技术提供了一种确定岩沥青掺配比例的方法。
[0007]本专利技术的第一方面提供了一种确定岩沥青掺配比例的方法，包括如下步骤：
[0008]S1.将提纯后的天然岩沥青按不同比例与基质沥青混合，得到一系列胶结料；
[0009]S2.将胶结料在初始或老化的条件下进行针入度和软化点试验，得到针入度和软化点数据；
[0010]S3.根据步骤S2的针入度和软化点数据，计算粘弹性参数|G
*
|和δ；
[0011]所述|G
*
|是指复数剪切模量；
[0012]所述δ是指相位角；
[0013]S4.根据粘弹性参数计算|G*|/sin(δ)＝1.0kPa时对应的最高温度，建立天然岩沥
青含量与PG最高温度的线性方程，根据所述线性方程确定岩沥青掺配比例。
[0014]现有的方案中，对于常规的PG分级是基于试验得到不同温度对应的沥青粘弹性参数(|G
*
|和δ)，再由|G*|/sin(δ)＝1.0kPa确定沥青的高温等级。由于我国只有少数大学或科研机构拥有实测沥青胶结料粘弹性参数的能力，几乎所有的工地实验室都没有相应的昂贵设备和能力。因此经过试验的方案不具有现实的价值和意义。
[0015]本专利技术提出采用针入度和软化点计算不同温度的沥青粘弹性参数(|G
*
|和δ)，然后再由|G*|/sin(δ)＝1.0kPa对应的温度确定沥青的高温等级。避免使用昂贵的仪器就能实现基于路面性就能确定岩沥青掺配比例，对于路面施工具有指导意义。
[0016]所述Van Der Poel诺莫图来自于(Shell(壳牌)沥青手册)。
[0017]所述PG(Performance Grade)等级是指沥青胶结料按性能分级。
[0018]本专利技术关于一种确定岩沥青掺配比例的方法中的一个技术方案，至少具有以下有益效果：
[0019]本专利技术提供了一种确定岩沥青掺配比例的方法，首先对天然岩沥青进行抽提纯化，剔除了由于天然沥青中灰分对性能的影响。采用提纯后的天然沥青与基质沥青混合并测试针入度和软化点，通过针入度和软化点的数据计算|G*|/sin(δ)＝1.0kPa对应的温度确定沥青的高温等级，建立了天然沥青与PG高温等级的线性方程，能够有效指导路面施工过程中针对不同的路面性能要求，能够快速确定天然沥青的掺配比例。
[0020]根据本专利技术的一些实施方式，步骤S2中，所述计算是依据Van Der Poel诺莫图或粘弹性理论计算得到计算粘弹性参数|G
*
|和δ。
[0021]根据本专利技术的一些实施方式，所述老化为旋转薄膜烘箱试验(RTFOT)老化和压力老化容器(PAV)老化。
[0022]所述RTFOT和PAV老化根据(JTG E20
‑
2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》，T0610、T0630)测试。
[0023]根据本专利技术的一些实施方式，所述天然岩沥青通过抽提的方法提纯。
[0024]根据本专利技术的一些实施方式，步骤S1中，所述提纯后的天然岩沥青在胶结料中的质量百分比为0％、6％、10％、15％、20％、25％、30％、35％和40％。
[0025]根据本专利技术的一些实施方式，所述针入度试验根据T0604
‑
2000测试。
[0026]根据本专利技术的一些实施方式，所述软化点试验根据T0606
‑
2000测试。
[0027]根据本专利技术的一些实施方式，步骤S3中，所述粘弹性参数通过如下计算公式计算
[0028][0029]δ＝m(ω)π/2
[0030]得到：
[0031]式中：G
d
(ω)：沥青胶结料动力剪切模量，对应于动力剪切流变仪中的|G
*
|；G
g
：沥青玻璃态剪切模量；ω：加载频率，ω＝10rad/s；m(ω)：设计温度的劲度模量
‑
温度(S
‑
T)曲线的斜率；η：沥青胶结料粘度；β：参数。
[0032]根据本专利技术的一些实施方式，步骤S4中，根据粘弹性参数计算|G*|/sin(δ)＝1.0kPa时对应的最高温度是指：沥青胶结料的|G
*
和δ均为温度的函数，温度越高，|G*|/sin
(δ)值越小。计算一系列温度对应的|G*|/sin(δ)值，当|G*|/sin(δ)＝1.0kPa时对应的温度，即为所计算沥青胶结料的最高温度。
[0033]根据本专利技术的一些实施方式，所述线性方程为Y＝0.4507X+67.935，其中，Y为PG最高温度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种确定岩沥青掺配比例的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.将提纯后的天然岩沥青按不同比例与基质沥青混合，得到一系列胶结料；S2.将胶结料在初始或老化的条件下，进行针入度和软化点试验，得到针入度和软化点数据；S3.根据步骤S2的针入度和软化点数据，计算计算粘弹性参数|G
*
|和δ；所述|G
*
|是指复数剪切模量；所述δ是指相位角；S4.根据粘弹性参数计算|G*|/sin(δ)＝1.0kPa时对应的最高温度，建立天然岩沥青含量与PG最高温度的线性方程，根据所述线性方程确定岩沥青掺配比例。2.根据权利要求1所述确定岩沥青掺配比例的方法，其特征在于，步骤S3中，所述计算根据Van Der Poel诺莫图或沥青材料粘弹性理论计算针入度和软化点数据。3.根据权利要求1所述确定岩沥青掺配比例的方法，其特征在于，所述天然岩沥青通过抽提的方法提纯。4.根据权利要求1所述确定岩沥青掺配比例的方法，其特征在于，步骤S1中，所述提纯后的天然岩沥青在胶结料中的质量百分比为0％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％和40％。5.根据权利要求1所述确定岩沥青掺配比例的方法，其特征在于，所述针入度...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘艳珠，
申请(专利权)人：广东交通职业技术学院，
类型：发明
国别省市：