低碳沥青及低碳沥青混合料性能的测定方法技术

本发明专利技术属于公路与城市道路领域，具体涉及一种低碳沥青及低碳沥青混合料性能的测定方法。分别计算出不同温度下击实成型的马歇尔试件的毛体积密度，采用低碳沥青及低碳沥青混合料的最大毛体积密时的拌和与击实温度作为低碳沥青混合料的拌和与压实温度；低碳沥青及低碳沥青混合料的老化性能测定：按照规程准备沥青试样，测定沥青试样薄膜加热试验前的针入度、粘度、软化点及延度等性质；将烘箱调整水平，使转盘在水平面上以一定速度旋转，温度计位置距转盘中心和边缘距离相等，在烘箱达到１２０℃后，将盛样皿放入烘箱内的转盘上，使烘箱内温度回升至１２０℃时开始计时，并保持该温度。老化完成后，测定低碳沥青试样的针入度、粘度、软化点及延度等性质。本发明专利技术通过两种性能的基本检测，可以较客观的评价低碳沥青和低碳沥青混凝土的基本性能，确保设计的低碳沥青混凝土性能能够满足国家现行规范的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于公路与城市道路领域，具体涉及一种低碳浙青及低碳浙青混合料性能 的测定方法。
技术介绍
低碳经济是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式，是人类社会继农业文 明、工业文明之后的又一次重大进步。低碳经济的核心是通过能源技术和减排技术创新、产 业结构和制度创新从而引起人类生存发展观念的根本性转变。“低碳经济”提出的大背景，是全球气候变暖对人类生存和发展的严峻挑战。随着 全球人口和经济规模的不断增长，能源使用带来的环境问题不断地为人们所认识，不止是 烟雾、光化学烟雾和酸雨等的危害，大气中二氧化碳浓度升高带来的全球气候变化也已被 确认为不争的事实。而目前，道路建设中的浙青路面基本上都采用的是传统的热拌浙青混合料 HMA (HotMixture Asphalt)。HMA是一种热拌热铺浙青混合料，它是将浙青从常温加热到 140°C左右，矿料从常温加热到160 180°C，然后再将浙青和矿料于160°C的高温下进行拌 和，拌和后的HMA温度不低于150°C。将浙青和矿料加热到如此高的温度，不仅要消耗大量 的能源，而且在生产和施工的过程中还会排放出大量的废气和粉尘，严重影响周围的环境 质量和施工人员的身体健康。有资料显示日本1996年国内道路建设共排放二氧化碳776 万吨，其中绝大多数是在制造浙青混合料时产生的。而中国也是温室气体的排放大国，近年 来道路建设的快速发展使得生产浙青混合料时的二氧化碳排放量急剧增加。据有关试验测 试在生产浙青混合料的过程中，每生产1吨热拌浙青混凝土需消耗8L燃料油，当混合料拌 和温度为130°C时，生产每吨浙青混合料将排放15. 9kg 二氧化碳，且温度每升高10°C，每吨 混合料将多产生0. 9Kg的二氧化碳排放量。而在浙青中直接加入低碳剂或在浙青混合料拌和过程中加入低碳剂，降低浙青混 合料的拌和温度及铺筑温度，单位产量的燃油消耗减少，可以达到减少二氧化碳排放和降 低能源消耗的目的。据相关试验数据显示加入低碳剂后，生产浙青混合料的二氧化碳排放 量可以降低40% 50%。本专利技术所述的低碳剂是指一种能够降低浙青或浙青与集料的粘度，在浙青混合料 拌和过程中，在胶结料和集料之间形成润滑结构，从而降低了浙青混合料的拌和温度与施 工温度的物质，从而降低二氧化碳的排放量。它是包括选自下列的至少一种成分(但不限 定于)衍生自C12 C24脂肪酸的脂肪咪唑啉、衍生自C12 C24脂肪酸的脂肪酰亚胺基 胺、松香酸、富马酸和马来酸酐组成，并与聚亚烷基多胺反应得到的液体物质；或者不饱和 C12 C24季胺；丹宁酸的胺衍生物；酚醛树脂的胺衍生物；木质素的胺衍生物；胺改性的 聚丙烯酸酯；或者长链脂肪族烃的固体物质，其分子链长度为40 115个碳原子范围；及 其组合。由于在浙青或浙青混合料中加入低碳剂，使得浙青与浙青混合料的性能较普通浙青与浙青混合料有较大差别。如根据《公路浙青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)的要 求，普通浙青混合料拌和压实温度宜采用粘温曲线的方法来确定。用这种方法来测量低碳 浙青的粘度，会出现无法测量或者得出的低碳浙青拌和、压实温度过高等情况，而过高的拌 和压实温度会引起低碳浙青的老化、环境和生产安全等问题。另一方面，在浙青中加入低碳剂或在浙青混合料拌和过程中加入低碳剂，有效的 降低了浙青混合料的拌和温度与施工温度。《公路浙青路面施工技术规范》(JTGF40-2004) 规定的浙青的老化温度为针对普通浙青，已不适用于低碳浙青，需重新评定低碳浙青的老 化温度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种低碳浙青及低碳浙青混合料性能的测定方法。本专利技术提出的低碳浙青及低碳浙青混合料性能的测定方法，它包括低碳浙青及低 碳浙青混合料的拌和和压实温度、老化性能的测定，具体步骤如下(一 )低碳浙青及低碳浙青混合料的拌和和压实温度的测定，采用低碳浙青混合 料的最大毛体积密度对应的温度作为最佳拌和温度，具体如下(1)按照《公路工程浙青及浙青混合料试验规程》(JTJ052-2000)中规定的击实方 法制作不同的标准马歇尔试件，采用的拌和温度为100°c -140°c ；(2)按照《公路工程浙青及浙青混合料试验规程》(JTJ052-2000)中规定的表干法 测定步骤(1)所制作的不同的标准马歇尔试件；(a)除去各个标准马歇尔试件表面的浮粒，称取干燥马歇尔试件的空中质量 (ma)；(b)将网篮浸入溢水流箱中，调节水位，将天平调平或复零，把马歇尔试件置于网 篮中(注意不要晃动水)浸水中3min 5min，称取马歇尔试件在水中质量(mw)；(c)从水中取出马歇尔试件，擦去马歇尔试件的表面水(不得吸走空隙内的水)， 称取马歇尔试件的表干质量(mf)；(d)计算马歇尔试件的毛体积密度m式中ρ f--用表干法测定的试件毛体积密度，g/cm3 ；Pw——常温水的密度， lg/cm3。(3)分别计算出不同温度下击实成型的马歇尔试件的毛体积密度，即可得到相应 的低碳浙青混合料的拌和与压实温度；改用低碳浙青混合料的最大毛体积密度对应的温度 做为最佳拌和温度，取代浙青的粘温曲线中(0. 17士0.02Pa*s)对应的温度作为拌和温度， 切合现场试验的实际情况。( 二)低碳浙青及低碳浙青混合料的老化性能测定，采用低碳浙青及低碳浙青混 合料的老化温度为120°C，具体如下(1)按照《公路工程浙青及浙青混合料试验规程》(JTJ052-2000)规程准备浙青试 样，分别盛取50g士0. 5g低碳浙青放在盛样皿中，并形成浙青厚度均勻的薄膜，放入干操器 中冷却至室温后称取质量，准确至lmg。按同样方法，测定浙青试样薄膜加热试验前的针入度、粘度、软化点及延度等性质；(2)将烘箱调整水平，使转盘在水平面上以5r/min士 lr/min的速度旋转，转盘与 水平面倾斜角不大于30°，温度计位置距转盘中心和边缘距离相等，在烘箱达到120°C后， 将盛样皿放入烘箱内的转盘上，并关闭烘箱门和开动转盘架；使烘箱内温度回升至120°C 时开始计时，连续5h并保持温度120°C。老化完成后，测定低碳浙青试样的针入度、粘度、软 化点及延度等性质。本专利技术提出改用低碳浙青混合料的最大毛体积密度对应的温度作为较佳拌和温 度，取代浙青的粘温曲线中(0. 17士0.02Pa*s)对应的温度作为拌和温度，更加切合现场试 验的实际情况，可有效避免低碳浙青粘温曲线的失真性。为了更好反映低碳浙青混合料的拌和温度对低碳浙青老化性能的影响，本专利技术提 出低碳浙青的老化温度设定为120°C。通过以上两种性能的基本检测，可以较客观的评价低碳浙青和低碳浙青混凝土的 基本性能，确保设计的低碳浙青混凝土性能能够满足国家现行规范的要求。附图说明图1为表干法测试马歇尔毛体积密度装置。图中标号1为天平；2为马歇尔试件；3为网篮；4为滋流水箱；5为水位搁板；6为 注人口 ；7为放水闸门。具体实施例方式下面通过实施例进一步说明本专利技术。实施例1 1、低碳浙青的拌和温度测定拌和与压实温度是浙青混合料配比设计和质量控制的重要影响因素，直接影响着 浙青混合料配比设计结果、浙青路面施工质量和路用性能。《公路浙青路面施工技术规范》 (JTGF40-2004)普通浙青混合料拌和压实温度宜采用粘温曲线的本文档来自技高网...

【技术保护点】
低碳沥青及低碳沥青混合料性能的测定方法，它包括低碳沥青及低碳沥青混合料的拌和和压实温度、老化性能的测定，其特征在于具体步骤如下：（一）低碳沥青及低碳沥青混合料的拌和和压实温度的测定，采用低碳沥青混合料的最大毛体积密度对应的温度作为最佳拌和温度，具体如下：（１）按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（ＪＴＪ０５２－２０００）中规定的击实方法制作不同的标准马歇尔试件，采用的拌和温度为１００℃－１４０℃；（２）按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（ＪＴＪ０５２－２０００）中规定的表干法测定步骤（１）所制作的不同的标准马歇尔试件；（ａ）除去各个标准马歇尔试件表面的浮粒，称取干燥马歇尔试件的空中质量（ｍ↓［ａ］）；（ｂ）将网篮浸入溢水流箱中，调节水位，将天平调平或复零，把马歇尔试件置于网篮中（注意不要晃动水）浸水中３ｍｉｎ～５ｍｉｎ，称取马歇尔试件在水中质量ｍ↓［ｗ］；（ｃ）从水中取出马歇尔试件，擦去马歇尔试件的表面水，称取马歇尔试件的表干质量ｍ↓［ｆ］；（ｄ）计算马歇尔试件的毛体积密度：ρ↓［ｆ］＝ｍ↓［ａ］／ｍ↓［ｆ］－ｍ↓［ｗ］×ρ↓［ｗ］式中：ρ↓［ｆ－］－－用表干法测定的试件毛体积密度，ｇ／ｃｍ↑［３］；ρ↓［ｗ］－－常温水的密度，≈１ｇ／ｃｍ↑［３］；（３）分别计算出不同温度下击实成型的马歇尔试件的毛体积密度，即可得到相应的低碳沥青混合料的拌和与压实温度；（二）低碳沥青及低碳沥青混合料的老化性能测定，采用低碳沥青及低碳沥青混合料的老化温度为１２０℃，具体如下：（１）按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（ＪＴＪ０５２－２０００）规程准备沥青试样，分别盛取５０ｇ±０．５ｇ低碳沥青放在盛样皿中，并形成沥青厚度均匀的薄膜，放入干操器中冷却至室温后称取质量，准确至１ｍｇ；按同样方法，测定沥青试样薄膜加热试验前的针入度、粘度、软化点及延度性质；（２）将烘箱调整水平，使转盘在水平面上以５ｒ／ｍｉｎ±１ｒ／ｍｉｎ的速度旋转，转盘与水平面倾斜角不大于３０°，温度计位置距转盘中心和边缘距离相等，在烘箱达到１２０℃后，将盛样皿放入烘箱内的转盘上，并关闭烘箱门和开动转盘架；使烘箱内温度回升至１２０℃时开始计时，连续５ｈ并保持温度１２０℃；老化完成后，测定低碳沥青试样的针入度、粘度、软化点及延度性质。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：叶奋，黄启帝，赵倩倩，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]