阅读说明：本技术 纤维温拌沥青混合料温拌剂最佳掺量的确定方法 (Method for determining optimal mixing amount of warm-mix agent of fiber warm-mix asphalt mixture ) 是由 张建同 于芳 徐礼华 刘素梅 肖曦彬 张怡坚 于 2019-09-27 设计创作，主要内容包括：本发明涉及的技术领域,公开了纤维温拌沥青混合料温拌剂最佳掺量的确定方法,通过对加入不同温拌剂掺量的温拌沥青式样进行针入度试验、软化点试验、延度试验以及粘附性试验,来验证不同温拌剂掺量下的温拌沥青式样的抗裂性能、抗高温变形性能、低温变形能力以及粘附性的优良,将试验数据记录,对比温拌剂掺量为多少时,温拌沥青式样的抗裂性能、抗高温变形性能、低温变形能力以及粘附性能为最佳,由此可得出温拌剂的最佳掺量,保证温拌沥青式样达到最佳性能效果。(The invention relates to the technical field and discloses a method for determining the optimal mixing amount of a warm-mix agent of a fiber warm-mix asphalt mixture, which verifies the excellent crack resistance, high-temperature deformation resistance, low-temperature deformation resistance and adhesion of warm-mix asphalt samples with different mixing amounts of warm-mix agents by performing penetration tests, softening point tests, ductility tests and adhesion tests on the warm-mix asphalt samples with different mixing amounts of the warm-mix agents, records test data, and optimizes the crack resistance, high-temperature deformation resistance, low-temperature deformation resistance and adhesion of the warm-mix asphalt samples with different mixing amounts of the warm-mix agents, so that the optimal mixing amount of the warm-mix agent can be obtained, and the optimal performance effect of the warm-mix asphalt mixing sample can be ensured.)

纤维温拌沥青混合料温拌剂最佳掺量的确定方法

技术领域

本发明专利涉及温拌沥青的技术领域，具体而言，涉及纤维温拌沥青混合料温拌剂最佳掺量的确定方法。

背景技术

温拌沥青就是通过一定的技术措施使沥青能在相对较低的温度下进行拌和及施工，同时保持其不低于热拌沥青混合料的使用性能的沥青混合料技术，也称为温拌沥青技术；其技术关键是在不损伤热拌沥青混合料路用性能的前提下如何降低沥青在较低温度下的拌和粘度。

目前，为了使温拌沥青混合料的性能达到热拌沥青混合料的形成，一般通过添加温拌剂来实现，加入适量的温拌剂可提高温拌沥青的抗裂性能、抵抗高温变形能力、低温变形能力以及粘附效果。

现有技术中，添加了温拌剂的温拌沥青混合料的性能无法达到最佳效果，无法确定温拌剂的最佳掺量，只有添加温拌剂的量为最佳掺量，才能使温拌沥青混合料的形成达到设计要求。

发明内容

本发明的目的在于提供纤维温拌沥青混合料温拌剂最佳掺量的确定方法，旨在解决现有技术中，无法确定纤维温拌沥青混合料温拌剂的最佳掺量的问题。

本发明是这样实现的，纤维温拌沥青混合料温拌剂最佳掺量的确定方法，所述纤维温拌沥青混合料温拌剂最佳掺量的确定方法首先需要对温拌沥青的性能试验，包括以下试验：

1)、针入度试验；

通过针入度指数PI进行测验:

a、在规定时间和温度内，通过针入度仪将标准针在规定高度垂直穿入温拌沥青式样，针入度仪上具有刻度盘，从刻度盘上读取针入度；

b、平行试件多组，每组温拌沥青式样的温度各不相同，且每组温拌沥青式样中包括多个温拌剂掺量不同的温拌沥青式样；

c、将读取的针入度值取对数，在由对数确定针入度指数；

2)、软化点试验；

采用环与球法：将含有不同温拌剂掺量的温拌沥青式样分别倒入多个金属环中，形成球状体，且各个球状体的重量一致，将球状体置于软化点测定仪内，使球状体在规定加热速率下产生一定高度时的温度为所测软化点值；

3)、延度试验；

a、将多个温拌剂掺量不同的温拌沥青试样加热、脱水并过滤后，分别倒入多个延度试模内；

b、将装有温拌沥青试样的延度试模冷却后，置于水槽内浸泡，随后使用热刮刀将延度试模将温拌沥青式样表面刮平，使温拌沥青式样表面与延度试模表面平齐，然后再次浸泡；

c、将装有温拌沥青式样的延度试模通过延度仪在规定的速度和温度下将延度试模内的温拌沥青式样拉伸，当温拌沥青式样被拉断时，读取温拌沥青式样的长度，为温拌沥青式样的延度；

4)、粘附性试验；将多组被沥青薄膜裹覆的粗集料浸入规定温度恒温水浴中保持一定时间，取出后观察沥青薄膜的裹覆情况，且多组沥青薄膜中掺入不同量的温拌剂；

进一步的，所述纤维温拌沥青混合料温拌剂最佳掺量的确定方法分别试验温度为15℃、25℃、30℃。

进一步的，所述步骤2)中的小球重量为3.5g。

进一步的，所述步骤2)中的加热速率为5℃/min；高度为25.4mm。

进一步的，所述步骤3)中的速度为5cm/min；温度为5℃。

进一步的，所述步骤4)中的规定温度为80℃。

进一步的，所述步骤4)中的每组粗集料数量不少于20个。

进一步的，所述温拌剂掺入量为0％、3％、6％、9％。

进一步的，所述延度试模包括底板与装载环，所述装载环置于所述底板上，所述装载环装载所述温拌沥青式样；所述装载环包括第一环部、第二环部；所述第一环部与所述第二环部之间呈正对布置，且所述第一环部与所述第二环部之间具有间隙；所述第一环部与所述第二环部之间连接有卷尺，所述卷尺的一端与所述第二环部连接，另一端卷曲在所述第一环部内；做延度试验时，可通过所述卷尺直接读数。

进一步的，所述延度试模包括第一块体、第二块体，所述第一块体与所述第二块体分别与所述第一环部与所述第二环部的两端相对接；所述第一块体与所述第二块体的两侧分别朝向所述第一环部与所述第二环部的方向延伸形成有凸起，且所述凸起呈三角状，所述第一环部与所述第二环部也凹陷形成有与多个所述凸起一一对应的凹槽。

与现有技术相比，本发明提供的上述提供的纤维温拌沥青混合料温拌剂最佳掺量的确定方法，是通过对加入不同温拌剂掺量的温拌沥青式样进行针入度试验、软化点试验、延度试验以及粘附性试验，来验证不同温拌剂掺量下的温拌沥青式样的抗裂性能、抗高温变形性能、低温变形能力以及粘附性的优良，将试验数据记录，对比温拌剂掺量为多少时，温拌沥青式样的抗裂性能、抗高温变形性能、低温变形能力以及粘附性能为最佳，由此可得出温拌剂的最佳掺量，保证温拌沥青式样达到最佳性能效果。

附图说明

图1是本发明提供的延度试模的立体示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

参照图1所示，为本发明提供的较佳实施例。

纤维温拌沥青混合料温拌剂最佳掺量的确定方法，首先需要对温拌沥青的性能试验，本实施例中分别对不同掺量下的温拌沥青的针入度、软化点、延度以及粘附性等指标进行综合性评价最佳温拌剂掺量，如下：

试验1:针入度试验；

目前用来评价沥青感温性能的指标主要有针入度指数PI、针入度粘度指数PVN、粘温指数VTS和沥青等级指数C.I等，不同指标反映的是不同温度范围的感温性能，针入度指数PI可以由0～40℃的针入度对数与相应温度的线性拟合结果得到，针入度粘度指数PVN则是由25℃针入度及60℃或135℃粘度共同决定，粘温指数VTS由60～135℃粘度拟合的粘温曲线得到，沥青等级指数C.I是根据沥青粘度区的性质与软化点的关系建立的，计算时一般采用60℃及135℃时的粘度；由于沥青路面所处的环境温度一般介于-30～+60℃之间，所以本实施例选用针入度指数PI来试验这一实用温度区间的温度敏感性。

首先测出针入度对数，在规定时间和温度内，通过针入度仪将标准针在规定高度垂直穿入试样的深度，通过针入度仪的刻度盘读取针入度值；令y＝lgP，x＝T，按(1)式的针入度对数与温度的直线关系，进行y＝a+bx一元一次方程的直线回归，求取针入度温度指数A_lgpen：

lgP＝K+A_lgpen*T (1)

其中lgP为不同温度条件下测得的针入度值的对数；T为试验温度(℃)；K为回归方程的常数项a；A_lgpen为回归方程的系数b，在0.015～0.06范围内波动。

由此测得针入度指数PI：PI＝(20-500A_lgpen)/(1+50A_lgpen) (2)

本实施例中针入度试验的测试时间为5s，温度分别选用15℃、25℃、30℃，平行试件3个；不同温拌剂掺量下的针入度试验结果如下表1：

掺量/％	0	3	6	9	规范标准
						15℃针入度/0.1mm	23.6	22.1	20.8	20.1	——
25℃针入度/0.1mm	56.3	52.2	50.2	48.9	40～60
						30℃针入度/0.1mm	88.2	83.0	76.5	73.1	——

不同温拌剂掺量下的针入度指数及相关系数如下表2：

掺量/％	A<sub>lgPen</sub>	K	针入度指数PI	相关系数R
					0	0.0381	0.8004	0.3270	0.9999
3	0.0382	0.7697	0.3093	0.9996
					6	0.0378	0.7525	0.3806	0.9999
9	0.0376	0.7425	0.4167	0.9994

从表1、表2可看出在相同温度下，沥青的针入度随着温拌剂掺量的增加而减小，这说明掺入温拌剂后沥青***，沥青抵抗变形的能力有所增加。

相比于0％掺量下的针入度指数，3％温拌剂掺量下的针入度指数降低了5.41％，降幅较小，6％、9％掺量下的针入度指数分别提升了16.39％、27.43％，总体来说，沥青的针入度指数随着温拌剂掺量的增加呈现上升的趋势。这说明温拌剂的加入有利于改善沥青的感温性能。

这是因为温拌剂的掺入并不改变沥青的化学性质，而是引入了部分矿物，该矿物与矿粉的作用效果相似，可通过与自由沥青结合变成结构沥青，使沥青的粘度变大，从而表现出针入度的下降和针入度指数的提高。

试验2：软化点试验；

沥青的软化点是在一特定试验条件下表示沥青软硬程度的一个条件温度，实质是一个等粘温度，是评价沥青高温稳定性的重要指标。沥青软化点越高，表示相同粘度下环境温度越高，高温稳定性越好，即抵抗高温变形能力越强。

本实施例采用的是环与球法；环与球法是将沥青浇注在规定的金属环中，上置规定重量的钢球，在规定的加热升温速度和环境条件下进行加热，随着温度的不断升高，沥青试样逐渐软化，直至在钢球荷重作用下，沥青产生规定的下垂距离，此时对应的温度就是软化点。

在环与球法中的钢球重量为3.5g，加热速率为5℃/min，下垂距离为25.4mm，平行试件为4个温拌剂掺量分别为0％、3％、6％以及9％的钢球。

不同温拌剂掺量下温拌沥青的软化点试验结果如下表3：

掺量/％	0	3	6	9	规范标准
						软化点/℃	82.6	83.2	84.2	84.6	≥60

由表3可知，沥青的软化点随着温拌剂掺量的增加而逐渐提高，相比于掺量为0％沥青的软化点，温拌剂掺量为3％、6％、9％的温拌沥青软化点分别提升了0.6℃、1.6℃、2℃，这说明温拌剂的掺入有利于提高沥青的高温性能，且在一定掺量范围内，掺量越高，沥青的高温性能越好。这是因为结构沥青的存在使得沥青粘度提高，进而提高了等粘温度，即软化点。

试验3：延度试验；

我国沥青路面考虑到沥青的应力松弛特性不设接缝，但沥青大多铺筑在收缩性很大的半刚性基层上，基层温缩应力的扩展超过混合料极限开裂应力便会产生反射裂缝。沥青多环结构和胶体结构的存在使得其分子间位置可以进行一定的调整，宏观表现为沥青能作较大的拉伸而不断裂，即具有一定的延性；一般认为沥青的低温延度与混合料低温开裂性能关系密切。试验研究表明沥青的低温延度越大，其低温变形能力越强，即沥青路面在低温下越不易开裂。

沥青的延度试验则是将多个温拌剂掺量不同的温拌沥青试样在规定的速度和温度下拉伸，测定式样断裂时的长度；在本实施例中规定的速度为5cm/min，温度为5℃，平行试件为4个温拌剂掺量分别为0％、3％、6％以及9％的钢球。

不同温拌剂掺量下的延度试验结果如下表4：

掺量/％	0	3	6	9	规范标准
						5℃延度/cm	31.0	29.3	28.3	26.5	≥20

由表4可知，沥青延度随着温拌剂掺量的增加呈现下降的趋势，相比于掺量为0％的沥青，温拌剂掺量为3％、6％、9％的沥青延度分别下降了5.48％、8.71％、14.52％，但仍满足SBS(I-D)改性沥青的延度指标要求。这说明温拌剂的添加会对沥青的低温性能产生负面影响，造成低温开裂性能的降低。

试验4：粘附性试验；

沥青在沥青混合料中一方面起粘结作用，将集料年结成一个整体，另一方面沥青的性能在很大程度上决定了沥青路面的服务性能

本实施例采用水浸法试验沥青粘附性，将多组被沥青薄膜裹覆的粗集料浸入规定温度恒温水浴中保持一定时间，取出后观察沥青薄膜的裹覆情况，且多组沥青薄膜中掺入不同量的温拌剂，且每组粗集料数量不少于20个，如下表5为沥青与集料的粘附性等级：

不同温拌剂掺量下温拌沥青的粘附性试验结果如下表6所示：

掺量/％	0	3	6	9
					粘附性等级	4	4	4	3

由表6可知，9％温拌剂掺量下温拌改性沥青与粗集料之间的粘附性等级较低掺量下的粘附性等级有所降低，说明当温拌剂掺量较大时温拌沥青与集料的粘附效果会变差；这是因为样品中温拌沥青内水分并未释放，含水分的沥青薄膜与集料粘附效果不佳，内含部分孔隙，而水比沥青更容易浸润粗集料表面，沥青内部原有水分与恒温水浴中的水便通过孔隙更快地浸润到粗集料表面，形成剥落，因此，温拌剂掺量越高剥落越严重，只是当温拌剂掺量较小时改变效果较微弱，掺量越大对粘附性影响的表现效果越明显。

综合以上在不同温拌剂掺量下对温拌沥青进行的针入度试验、软化点试验、延度试验以及粘附性试验，本实施例中的温拌剂最佳掺量为6％；也就是说，在0％、3％、6％以及9％温拌剂掺量下，当温拌剂掺量为6％时，温拌沥青的针入度、软化度、延度以及粘附性为最佳；可根据上述实施方法确定温拌沥青的混合料温拌剂最佳掺量。

上述提供的纤维温拌沥青混合料温拌剂最佳掺量的确定方法，是通过对加入不同温拌剂掺量的温拌沥青式样进行针入度试验、软化点试验、延度试验以及粘附性试验，来验证不同温拌剂掺量下的温拌沥青式样的抗裂性能、抗高温变形性能、低温变形能力以及粘附性的优良，将试验数据记录，对比温拌剂掺量为多少时，温拌沥青式样的抗裂性能、抗高温变形性能、低温变形能力以及粘附性能为最佳，由此可得出温拌剂的最佳掺量，保证温拌沥青式样达到最佳性能效果。

本实施例中的延度试模包括底板10与装载环20，装载环20置于底板10上，将温拌沥青式样倒入装载环20中；装载环20包括第一环部21、第二环部22、第一块体24以及第二块体23；第一块体24与第二块体23位于第一环部21与第二环部22之间，第一环部21、第二环部22、第一块体24以及第二块体23围合成环状，温拌沥青式样置于环内；底板10两侧分别固定有第一抵接块27与第二抵接块26，第一抵接块27与第二抵接块26分别与第一块体24、第二块体23正对布置；第一抵接块27活动连接有固定螺纹28；在未倒入温拌沥青式样前，先将装载环20置于地板上，旋转固定螺纹28，使固定螺纹28朝向装载环20移动，直到固定螺纹28的端部与第一块体24相抵接，第二块体23与第二抵接部相抵接时，装载环20被固定在底板10上，此时可将被处理过的温拌沥青式样倒入装载环20内，结构简单，操作便捷。

第一环部21与第二环部22分别具有第一接头29与第二接头30，第一接头29与第二接头30分别朝向第一块体24，且分别与第一块体24的两端对接，第一接头29与第二接头30之间连接有卷尺25，卷尺25具有刻度，在延度实验时，可直接读数；第一块体24靠近第一抵接块27的一端朝下凹陷，高度低于第一环部21与第二环部22的高度，便于卷尺25的放置；卷尺25的一端与第二接头30连接，且可拆卸，卷尺25的另一端卷曲在第一接头29内；当进行延度试验，拉开第一环部21与第二环部22的距离时，卷尺25伸长，可直接通过卷尺25读数。

进行延度试验时，需要用到延度仪、延度试模恒温水槽，将经过一系列操作的温拌沥青式样装入延度试模中，在试验进行之前，先调整延度仪的延伸速度，将延度仪注水，保持一定水温；在延度实验进行之前，将底板10取下，此时温拌沥青式样会装在装载环20上，将第一环部21与第二环部22的两端套设在延度仪上，将第一块体24第二块体23取出；启动延度仪，将第一环部21与第二环部22往两边拉伸，卷尺25拉伸，卷尺25记录温拌沥青式样延伸的长度，直到温拌沥青试样断裂，将温拌沥青式样断裂时卷尺25上的数据读出，且在延度仪上也具有刻度尺，可将读出的两组数据取平均值，使数据更准确，且方便实用。

第一块体24与第二块体23的两侧分别朝向第一环部21与第二环部22的方向延伸形成有凸起31，且凸起31呈三角状，第一环部21与第二环部22也凹陷形成有与多个凸起31一一对应的凹槽，多个凸起31分别嵌入相对应的凹槽中，使第一块体24、第二块体23与第一环部21、第二环部22固定，保证第一块体24与第二块体23的稳固，避免第一块体24、第二块体23与第一环部21、第二环部22脱离，保证延度试模内的温拌沥青式样成型，便于后续操作的进行。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。