乳化沥青储存稳定性预测方法及装置
阅读说明：本技术 乳化沥青储存稳定性预测方法及装置 (Method and device for predicting storage stability of emulsified asphalt ) 是由 李纯 时敬涛 黄宏海 王体宏 欧阳剑 孟岩 于 2021-09-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种乳化沥青储存稳定性预测方法及装置,该方法包括：确定乳化沥青的特征粒径及塑性黏度；根据所述乳化沥青的特征粒径及塑性黏度确定乳化沥青储存稳定性。利用本发明,可以快速评定乳化沥青的储存稳定性。(The invention discloses a method and a device for predicting the storage stability of emulsified asphalt, wherein the method comprises the following steps: determining the characteristic particle size and plastic viscosity of the emulsified asphalt; and determining the storage stability of the emulsified asphalt according to the characteristic particle size and the plastic viscosity of the emulsified asphalt. By using the method, the storage stability of the emulsified asphalt can be rapidly evaluated.)
技术领域
本发明涉及乳化沥青稳定性预测技术领域，具体涉及一种乳化沥青储存稳定性预测方法及装置。
背景技术
乳化沥青是一种广泛应用于沥青路面新建、预防性养护和再生工程的材料，包括粘层、透层等新建路面粘结过渡层计算，稀浆封层、微表处、含砂雾封层等乳化沥青预防性技术和乳化沥青冷再生/冷拌混合料技术。乳化沥青的品质质量极大影响了这些路面材料的应用水平，因此如何保证乳化沥青的品质是这类路面材料修筑质量的关键。
乳化沥青中沥青颗粒与水存在密度差，在储存、运输过程中由于重力沉降作用会出现沥青颗粒上下层分布不均的现象，进而影响有效沥青的精确计量及乳化沥青路面材料的建造质量。因此，乳化沥青的储存稳定性是乳化沥青的重要技术性能。事实上，因为储存稳定性不合格也是乳化沥青应用过程中最常见的问题，严重影响乳化沥青在道路上的应用质量。然而，目前规范中对于乳化沥青储存稳定性的实验方法所需时间很长，且测试过程中人为因素导致的实验误差较大，因此在工程应用中较难大规模用于乳化沥青储存稳定性的品质评价，进而不能对乳化沥青的品质进行有效控制。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明提供一种乳化沥青储存稳定性预测方法及装置，以快速评定乳化沥青的储存稳定性。
为此，本发明提供如下技术方案：
一种乳化沥青储存稳定性预测方法，所述方法包括：
确定乳化沥青的特征粒径及塑性黏度；
根据所述乳化沥青的特征粒径及塑性黏度确定乳化沥青储存稳定性。
可选地，所述确定乳化沥青的特征粒径及塑性黏度包括：
获取乳化沥青的颗粒粒径分布曲线；
根据所述乳化沥青的颗粒粒径分布曲线确定乳化沥青的特征粒径。
可选地，所述获取乳化沥青的颗粒粒径分布曲线包括：
利用激光粒度仪获取乳化沥青的颗粒粒径分布曲线。
可选地，所述根据所述乳化沥青的颗粒粒径分布曲线确定乳化沥青的特征粒径包括：
利用颗粒粒径分布曲线确定出累积粒度分布数为设定值时对应的粒径。
可选地，所述获取乳化沥青的塑性黏度包括：
获取乳化沥青的流变曲线；
利用宾汉姆模型对所述流变曲线进行拟合，得到乳化沥青的塑性黏度。
可选地，所述获取乳化沥青的流变曲线包括：
利用流变仪获取乳化沥青的流变曲线。
可选地，所述利用宾汉姆模型对所述流变曲线进行拟合，得到乳化沥青的塑性黏度包括：
利用获得的流变曲线，选择剪切应力与剪切速率之间呈线性关系的数据，结合宾汉姆模型对流变曲线进行拟合，拟合方程的斜率即为塑性黏度。
一种乳化沥青储存稳定性预测装置，所述装置包括：
特征粒径确定模块，用于确定乳化沥青的特征粒径；
塑性黏度确定模块，用于确定乳化沥青的塑性黏度；
计算模块，用于根据所述乳化沥青的特征粒径及塑性黏度确定乳化沥青储存稳定性。
可选地，所述特征粒径确定模块包括：
粒径分布曲线获取单元，用于获取乳化沥青的颗粒粒径分布曲线；
第一计算单元，用于根据所述乳化沥青的颗粒粒径分布曲线确定乳化沥青的特征粒径。
可选地，所述塑性黏度确定模块包括：
流变曲线获取单元，用于获取乳化沥青的流变曲线；
第二计算单元，用于利用宾汉姆模型对所述流变曲线进行拟合，得到乳化沥青的塑性黏度。
本发明提供的乳化沥青储存稳定性预测方法及装置，通过对乳化沥青的储存稳定性的影响因素进行分析，确定乳化沥青的特征粒径及塑性黏度，并根据所述乳化沥青的特征粒径及塑性黏度确定乳化沥青储存稳定性。从而可以简单方便地获取相关影响因素，进而可以快速、准确地预测任意乳化沥青的储存稳定性。，大大减小乳化沥青储存稳定性的试验时间，对乳化沥青储存稳定性的检测和快速测试、乳化沥青的研究和质量控制均具有重要参考意义和指导价值。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明乳化沥青储存稳定性预测方法的一种流程图；
图2是本发明实施例中利用颗粒粒径分布曲线确定乳化沥青的特征粒径的示意图；
图3是本发明实施例中乳化沥青流变曲线示意图；
图4是本发明实施例中对乳化沥青流变曲线进行拟合得到的拟合结果示意图；
图5是本发明乳化沥青储存稳定性预测装置的一种结构框图。
具体实施方式
为了更加清楚、明确的阐述本发明的技术方案和目的，以下对本发明做进一步的详细说明。此处所描述的具体实施方式仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
乳化沥青的储存稳定性反映了重力作用下沥青颗粒在乳液中的沉降作用，考虑到沥青与水的密度差相对固定，因此对乳化沥青的储存稳定性起到关键作用的因素主要由乳化沥青的黏度和沥青颗粒的粒径决定。基于这一特点，本发明实施例提供一种乳化沥青储存稳定性预测方法及装置，通过确定乳化沥青的特征粒径及塑性黏度，并根据所述乳化沥青的特征粒径及塑性黏度确定乳化沥青储存稳定性。
如图1所示，是本发明乳化沥青储存稳定性预测方法的一种流程图，包括以下步骤：
步骤101，确定乳化沥青的特征粒径及塑性黏度。
具体地，可以利用激光粒度仪获取乳化沥青的颗粒粒径分布曲线，然后根据所述乳化沥青的颗粒粒径分布曲线确定乳化沥青的特征粒径。
类似地，可以利用流变仪获取乳化沥青的流变曲线，然后利用宾汉姆模型对所述流变曲线进行拟合，得到乳化沥青的塑性黏度。
根据所述乳化沥青的颗粒粒径分布曲线确定乳化沥青的特征粒径的过程为：利用颗粒粒径分布曲线确定出累积粒度分布数为设定值，比如90％时对应的粒径，如图2所示。
对所述流变曲线进行拟合，得到乳化沥青的塑性黏度的具体过程如下：
利用获得的流变曲线，选择剪切应力与剪切速率之间呈线性关系的数据，结合宾汉姆模型，按照公式τ＝τ0+ηpγ对流变曲线进行拟合，其中拟合方程的斜率即为塑性黏度。
上述公式中各参数的含义如下：
τ----剪切应力，由流变仪记录获得；
γ----剪切速率，由流变仪记录获得；
τ0----屈服应力，按照公式拟合获得；
ηp-----塑性黏度，按照公式拟合获得。
例如，如图3所示的乳化沥青流变曲线，经过上述拟合过程，得到的拟合结果如图4所示。
步骤102，根据所述乳化沥青的特征粒径及塑性黏度确定乳化沥青储存稳定性。
具体地，可以根据以下公式计算乳化沥青储存稳定性S：
其中，R为乳化沥青的特征粒径，η为乳化沥青的黏度，a和b为调整系数。
需要说明的是，上述计算得到的乳化沥青的储存稳定性为1天储存稳定性。若需预测其他时间，如10天时的储存稳定性，则需测出乳化沥青10天时的储存稳定性，按相同方法，拟合出调整系数a、b值及范围，即可进行储存稳定性的预测。
乳化沥青的特征粒径R为累计粒度分布数达到90％的粒径，单位为μm；乳化沥青的塑性黏度η的单位为Pa·s，测试温度为25℃。
采用测试出的特征粒径和塑性黏度，结合乳化沥青储存稳定性预测公式(1)，拟合得出针对任意乳化沥青调整系数a的取值范围为5.67×10-5～8.91×10-5，中值取值为7.29×10-5；调整系数b的取值范围为0.012～0.240，中值取值为0.126。
本发明提供的乳化沥青储存稳定性预测方法，通过对乳化沥青的储存稳定性的影响因素进行分析，确定乳化沥青的特征粒径及塑性黏度，并根据所述乳化沥青的特征粒径及塑性黏度确定乳化沥青储存稳定性。从而可以简单方便地获取相关影响因素，进而可以快速、准确地预测任意乳化沥青的储存稳定性。，大大减小乳化沥青储存稳定性的试验时间，对乳化沥青储存稳定性的检测和快速测试、乳化沥青的研究和质量控制均具有重要参考意义和指导价值。
本发明提供的乳化沥青储存稳定性预测方法，对乳化沥青储存稳定性计算公式中所涉及的参数颗粒粒径分布中的特征粒径R、乳化沥青的塑性黏度η可快速通过激光粒度仪及流变仪测得，调整系数a、b的中值及范围为已知值，使得获取参数过程和计算过程简单快捷。计算所得的储存稳定性中值和范围值与实测值偏差小，具有较好的可靠性，可以精确且快速地预测任意乳化沥青的储存稳定性。
下面进一步举例说明利用本发明方案对不同粒径分布和黏度的乳化沥青进行试验的过程及试验结果。
经过激光粒度仪测试得到15种乳化沥青的累计粒度分布数达到90％的粒径R，经过流变仪测试并采用采用宾汉姆模型拟合得到的塑性黏度η，并结合乳化沥青储存稳定性S的预测公式，计算乳化沥青储存稳定性的预测中值及范围。
计算说明如下：
针对储存稳定性预测中值，取调整系数中值进行计算，即a＝7.29×10-5，b＝0.126；
针对储存稳定性预测的下限值，取调整系数的下限值进行计算，即a＝5.67×10-5，b＝0.012；
针对储存稳定性预测的下限值，取调整系数的下限值进行计算，即a＝8.91×10-5，b＝0.240。
例如，针对一种乳化沥青计算得到储存稳定性预测中值为7.29×10-5×3.9772/0.0553+0.126＝0.147，稳定性预测下限值为5.67×10-5×3.9772/0.0553+0.012＝0.028，稳定性预测上限值为8.91×10-5×3.9772/0.0553+0.240＝0.265，进一步计算得到储存稳定性预测中值为0.147％，预测范围为0.028％-0.265％。
另外，对上述15种乳化沥青的储存稳定性进行实际测量，得到乳化沥青储存稳定性的实测值。
针对15种乳化沥青，根据其特征颗粒粒径和塑性黏度计算得到的储存稳定性的预测值与实测值的结果如表1所示。
从表1可以看出，乳化沥青储存稳定性的预测中值与实测值偏差很小，可以完成对乳化沥青储存稳定性的精确预测。同时个别偏差较大的实施例实测值也在乳化沥青储存稳定性范围内，因此乳化沥青储存稳定性的预测范围具有极高的可靠性。另外，15组实施例中乳化沥青的特征粒径变化范围很大，这说明本发明的储存稳定性预测方法可适用于各种粒径分布的乳化沥青。
表1乳化沥青的特征颗粒粒径、塑性黏度、储存稳定性的实测值与预测值
相应地，本发明实施例还提供一种乳化沥青储存稳定性预测装置，如图5所示，是访装置的一种结构框图。
在该实施例中，所述装置包括以下各模块：
特征粒径确定模块21，用于确定乳化沥青的特征粒径；
塑性黏度确定模块22，用于确定乳化沥青的塑性黏度；
预测模块23，用于根据所述乳化沥青的特征粒径及塑性黏度确定乳化沥青储存稳定性。
其中，所述特征粒径确定模块21可以包括以下各单元：
粒径分布曲线获取单元，用于获取乳化沥青的颗粒粒径分布曲线；
第一计算单元，用于根据所述乳化沥青的颗粒粒径分布曲线确定乳化沥青的特征粒径。
所述塑性黏度确定模块22可以包括以下各单元：
流变曲线获取单元，用于获取乳化沥青的流变曲线；
第二计算单元，用于利用宾汉姆模型对所述流变曲线进行拟合，得到乳化沥青的塑性黏度。
所述计算模块23具体可以根据上述公式(1)计算乳化沥青储存稳定性。
本发明提供的乳化沥青储存稳定性预测装置，通过对乳化沥青的储存稳定性的影响因素进行分析，确定乳化沥青的特征粒径及塑性黏度，并根据所述乳化沥青的特征粒径及塑性黏度确定乳化沥青储存稳定性。从而可以简单方便地获取相关影响因素，进而可以快速、准确地预测任意乳化沥青的储存稳定性。，大大减小乳化沥青储存稳定性的试验时间，对乳化沥青储存稳定性的检测和快速测试、乳化沥青的研究和质量控制均具有重要参考意义和指导价值。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。
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