專利名稱：：一種新型的蠟封測定瀝青混合料毛體積密度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：屬于公路與城市道路學(xué)科，瀝青路面專業(yè)，瀝青混凝土設(shè)計的
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：瀝青混合料作為一種多孔、非均質(zhì)材料，其空隙率的測定方法一直以來都是工程界研究的課題。瀝青混合料的"空隙"包括閉口孔隙、開口孔隙以及一部分表面構(gòu)造深度。其中開口空隙與構(gòu)造深度具有相似的表征，在密度測量時常常混淆，導(dǎo)致混合料密度測量不準(zhǔn)確。從概念上講，開口空隙是混合料物理孔隙的一部分，直接影響混合料的力學(xué)性能和路用性能，而構(gòu)造深度則是混合料基本路用性能的要求，以保證路面具有一定的抗滑性能，保證行車安全。嚴(yán)格區(qū)分這兩類"孔隙"是當(dāng)前所有混合料密度測量試驗的難點。現(xiàn)有的毛體積密度測定方法很多，包括體積法、水中重法、表干法、蠟封法以及真空塑封法等，多種方法最本質(zhì)的區(qū)別在于其包含的瀝青混合料的空隙組成不同，體積法量測的是試件的整個外觀尺寸，包括了所有的開口孔隙、閉口孔隙以及所有的表面的構(gòu)造深度?，F(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的水中重法只能用于空隙率<3%試件的測定，包含的基本上僅僅是試件的閉口孔隙，對于開口孔隙由于水已經(jīng)進(jìn)入，基本不包括在內(nèi)，因此，對于空隙率稍大的瀝青混合料該方法測量誤差極大。表干法測定的方式與水中重法基本相似，差別在于增加了對于瀝青混合料表干狀態(tài)的測定，表干狀態(tài)下認(rèn)為其包含了試件的開口孔隙，即此時的體積包括了閉口孔隙和開口孔隙兩部分，應(yīng)該說概念上是合理的，但是，當(dāng)瀝青混合料空隙率較大時，水就無法在表面形成飽和面干狀態(tài)，即實際上無法量測試件的閉口孔隙，導(dǎo)致空隙率偏小，由于瀝青混合料配合比設(shè)計時往往采用從低到高的46個油石比來確定最佳油石比，因此，當(dāng)油石比較低時，空隙率測量的誤差將增大，導(dǎo)致整個油石比范圍的瀝青混合料空隙率測定規(guī)律失真。現(xiàn)行規(guī)范的蠟封方法一方面對于蠟的溫度給定不明確，在實驗操作的過程中，溫度過高則蠟在表面形成飽和面干狀態(tài)的同時不可避免的使一部分蠟吸入開口孔隙中，因此，測定的結(jié)果也會導(dǎo)致瀝青混合料的空隙偏小，密度偏大。另外，美國SHRP計劃的研究成果之一，研制開發(fā)了采用真空塑封薄膜的手段，通過一定負(fù)壓使塑封薄膜部分吸入構(gòu)造深度(即表面凹陷)中，形成表面的飽和狀態(tài)，從理論上講是正確的，但是，在操作過程中，塑封薄膜無法形成真正的僅包含開口孔隙和閉口孔隙的飽和狀態(tài)，仍然包含過多的表面凹陷在內(nèi)，對于空隙率大，構(gòu)造深度大的大孔隙瀝青混合料適用性較好，但對于普遍采用的一、二型瀝青混合料適用性不強(qiáng)。因此，孔隙含量仍然過大，密度偏低。而且該設(shè)備和耗材塑封薄膜的價格較高，不適應(yīng)大面積的推廣。對于2004年10月27日公開的"一種壓實瀝青混凝土的密度測定方法"，申請?zhí)?00310111980.4，中所提到的采用硅膠封測定密度的方法，同樣存在容易將開口空隙和構(gòu)造深度混淆的問題，因為硅膠在試驗初期是具有一定流動狀態(tài)下的液體，用它來封閉試件，硅膠很容易進(jìn)入到試件的開口空隙中，從而導(dǎo)致試驗檢測的失敗。因此，這種試驗方法的實際操作性不強(qiáng)。針對以上幾種方法都存不足，因此，有必要開發(fā)一種能夠有效的統(tǒng)一不同孔隙范圍瀝青混合料的密度測定方法。
發(fā)明內(nèi)容本方法的目的在于通過新型蠟封方法，實現(xiàn)不同孔隙率范圍的瀝青混合料密度測定的統(tǒng)一方法。一種新型的蠟封測定瀝青混合料蠟封毛體積密度測定方法，包括如下步驟-(1)稱量干燥試件空中重量ma,(2)在試件表面形成石蠟?zāi)?，使表面的開口孔隙封閉在蠟?zāi)?nèi)，干燥，(3)稱取空中重量mf,(4)稱取水中重量mw,(5)按照公式計算試件的毛體積密度("7。一氣——AW。V。其中r為石蠟密度。所述步驟(2)中的石蠟?zāi)さ闹苽涫菍⑹炄垡和克⒃谠嚰砻?。所述步驟(2)中石蠟熔液的溫度為50~60°C。所述涂刷是用毛筆沾取石蠟熔液涂刷，其筆身與試件表面呈20。30°。所述步驟(2)中的干燥溫度為1822°C。所述步驟(2)后試件還通過沾取蠟熔液完全蠟封。所述蠟封時石蠟熔液溫度為60~65°C。所述完全蠟封是將試件的一半沾取石蠟熔液后，再用另一半沾取石蠟熔液。本發(fā)明是在現(xiàn)有蠟封方法基礎(chǔ)上所作的改進(jìn)。本發(fā)明是利用蠟的非晶體特性，在一定的溫度范圍內(nèi)即具有液體的流動性，同時當(dāng)溫度略有降低就會形成固體。這樣，當(dāng)在一定溫度范圍內(nèi)沾取蠟溶液，涂刷到試件表面，由于溫度降低，蠟很快固化形成一層蠟?zāi)?，而不會?dǎo)4致蠟滲入到混合料的開口空隙中，從而有效地將混合料表面的開口空隙和構(gòu)造深度區(qū)分開。在試件表面形成包括開口孔隙在內(nèi)的蠟?zāi)?，使蠟?zāi)?nèi)的體積成為定義上的瀝青混合料的真實體積，使毛體積密度的計算更接近真實值。本發(fā)明的蠟?zāi)な遣捎猛克⒌姆绞叫纬傻?，涂刷方式簡單，且易控制蠟?zāi)ば纬?，不容易使蠟熔液浸入到丌口孔隙中，且又能進(jìn)入表面構(gòu)造深度中。涂刷過程中，石蠟熔液的溫度控制在506(TC，以表面出現(xiàn)石蠟初凝狀態(tài)為宜，蠟溫過高，容易導(dǎo)致流淌到試件表面的開口孔隙中去。本發(fā)明在涂刷時采用毛筆涂刷，其筆身與試件表面呈20。~30°，避免筆頭直接將蠟熔液蘸入到試件的開口孔隙內(nèi)。本發(fā)明的試件表面形成了蠟?zāi)?，將表面開口孔隙包含在蠟?zāi)?nèi)，干燥后可以再蠟封，這樣在蠟封吋的石蠟熔液就不會進(jìn)入到開口孔隙內(nèi)部，蠟封步驟使試件蠟封更完整，形成真正的僅包含開口孔隙和閉合孔隙的飽和狀態(tài)。同時蠟?zāi)ず拖灧獠捎玫南嗤馁|(zhì)，要計算重量和最終計算結(jié)果時都很方便，原有的計算公式也不需要改變定義。蠟?zāi)ば纬珊?，為了加?qiáng)蠟?zāi)さ膹?qiáng)度，避免在下步水中稱重等實驗操作過程中，蠟?zāi)ぴ獾狡茐?，需要進(jìn)行進(jìn)一步的蠟封。蠟封時石蠟熔液的溫度為60~65°C，溫度過高，則在表面形成飽和面干狀態(tài)的同時又可能會熔化蠟?zāi)ざ豢杀苊獾氖挂徊糠窒炍腴_口孔隙中，導(dǎo)致測定的瀝青混合料的空隙偏小，密度偏大。具體的操作過程如下1、對于按照設(shè)計配合比成型完成的瀝青混合料試件，將試件以不同油石比做好標(biāo)記按順序排列好，注意試件之間保持一定間距，養(yǎng)生12小時以上備用。2、除去試件表面浮粒，稱取干燥試件空中重ma，量取試件的高度、直徑并做好記錄將石蠟加熱至熔點以上，至蠟的流動狀態(tài)，用溫度計測定蠟溫，控制蠟溫在50~60°C，觀察表面出現(xiàn)石蠟初凝狀態(tài)為宜。3、用毛筆沾取石蠟熔液，筆身與試件表面呈20°~30°,輕輕將蠟涂刷在試件表面。刷蠟時應(yīng)注意蠟的溫度，避免由于蠟溫過高，導(dǎo)致蠟流淌到試件表面的空隙中；同時，也應(yīng)注意筆身的角度，避免筆頭直接將蠟蘸入到試件空隙內(nèi)部。應(yīng)以蠟?zāi)ぴ诒砻嫘纬韶⒖诳紫兜娘柡蜖顟B(tài)為標(biāo)準(zhǔn)。4、將表面刷好蠟?zāi)さ脑嚰凑赵嚰幪栱樞蚺藕茫唤M配合比試件全部刷蠟完畢后，將所有試件在空氣中放置30min，注意空氣溫度不宜過低，應(yīng)控制20'C左右，使蠟?zāi)じ稍铩?、重新加熱石蠟熔液，控制蠟溫在6065'C范圍。6、待蠟溫滿足上述要求以后，手持干燥的試件，垂直放入熔蠟盆中，以試件的一半沾取蠟熔液，并迅速拿出，調(diào)轉(zhuǎn)方向，將試件的另一半以同樣的方式沾取蠟溶液。將所有的試件按照上述方法封好。7、檢査試件表面，仔細(xì)檢査表面是否還有蠟?zāi)の捶庾〉目锥?，如果有需用毛筆沾取蠟熔液進(jìn)行刷補(bǔ)。8、將試件按油石比順序排好，晾干，稱取重量mf。9、調(diào)整好浸水電子天平，掛上網(wǎng)籃，浸入溢流水箱的水中，調(diào)節(jié)水位，將天平調(diào)平復(fù)零，將試件置于網(wǎng)籃中(注意盡量減小水的晃動)，待天平穩(wěn)定后讀取讀數(shù)，即試件水中重mw。如果天平讀數(shù)無法穩(wěn)定，則說明蠟封失敗，水滲入了蠟封薄膜中間，試件應(yīng)該作廢。10、按照下列公式計算試件的毛體積密度附/9=-2-(ma-氣——附》/"式中r為石蠟密度；本發(fā)明通過在瀝青混合料試件表面形成一定厚度的蠟?zāi)ぃ瑢⒈砻娴拈_口孔隙全部包括在蠟?zāi)?nèi)部，此時，形成了包含石料、瀝青、閉口孔隙和開口孔隙在內(nèi)的試件體積，即我們所需要的真實體積，使測試的結(jié)果真實可靠，有效的保障了瀝青混合料配合比設(shè)計的準(zhǔn)確性。本方法可以有效的統(tǒng)一不同孔隙范圍瀝青混合料的密度，避免了以往不同孔隙范圍瀝青混合料需要釆用不同密度測定方法的不便。圖1兩種測定方法毛體積密度結(jié)果比較。具體實施例方式實施例l:測定半開型瀝青混合料試件的密度采用量程為4000g，感量0.01g的電子天平稱取干燥試件的空中重ma=1209.5g;將石蠟熔化至所需溫度50~6(TC，用毛筆沾取石蠟熔液均勻涂抹在試件表面，注意控制蠟溫以及操作的力度，使蠟?zāi)ば纬捎陂_口孔隙的表面，不要將蠟熔液點入開口孔隙當(dāng)中；在室溫中將蠟封好的試件干燥30min，調(diào)整蠟溫到6065'C,手持試件以垂直方式沾取蠟熔液，然后調(diào)轉(zhuǎn)試件以同樣方式重復(fù)一次；仔細(xì)檢查封好的試件，如有遺留的孔洞，以毛筆沾蠟刷補(bǔ)；待試件表面干燥，重新稱取試件的蠟封重量mf=1251.48g;調(diào)整好浸水電子天平，掛上網(wǎng)籃，浸入溢流水箱的水中，調(diào)節(jié)水位，將天平調(diào)平復(fù)零，將試件置于網(wǎng)籃中(注意盡量減小水的晃動)，待天平穩(wěn)定后讀取讀數(shù)，即試件水中重mw=712g。上述試驗所用石蠟密度r=0.8458g/cm3，石蠟密度的相關(guān)測定方法可參見《公路瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》或由供應(yīng)商提供。計算試件的密度(附?！?Mw—(附/—將以上實測數(shù)據(jù)帶入公式，即得試件的密度戶二2.4608g/cm3實施例2:開級配瀝青混合料密度采用量程為4000g，感量0.01g的電子天平稱取干燥試件的空中重ma—150.66g;將石蠟熔化至所需溫度50~60°C，用毛筆沾取石蠟熔液均勻涂抹在試件表面，注意控制蠟溫以及操作的力度，使蠟?zāi)ば纬捎陂_口孔隙的表面，不要將蠟熔液點入開口孔隙當(dāng)中；在室溫中將蠟封好的試件干燥30min，調(diào)整蠟溫到607(TC，手持試件以垂直方式沾取蠟熔液，然后調(diào)轉(zhuǎn)試件以同樣方式重復(fù)一次；仔細(xì)檢査封好的試件，如有遺留的孔洞，以毛筆沾蠟刷補(bǔ)；待試件表面干燥，重新稱取試件的蠟封重量mf=1206.54g;調(diào)整好浸水電子天平，掛上網(wǎng)籃，浸入溢流水箱的水中，調(diào)節(jié)水位，將天平調(diào)平復(fù)零，將試件置于網(wǎng)籃中(注意盡量減小水的晃動)，待天平穩(wěn)定后讀取讀數(shù)，即試件水中重mw=638,12g。上述試驗所用石蠟密度r^0.8458g/cm3，石蠟密度的相關(guān)測定方法可參見《公路瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》或由供應(yīng)商提供。計算試件的密度(ma-ww-(附,—m。)/r)將以上實測數(shù)據(jù)帶入公式，即得試件的密度^=2.2818§/謡3實施例3:不同測定方法的對比3-1本發(fā)明蠟封法與表干法對比以相同試件首先按照《公路瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》規(guī)定的表干毛體積密度測定方法，測定該組試件的表干毛體積密度。采用美國corelok真空干燥器將測定過表干密度的試件干燥，重新稱取空中重，按照本方法規(guī)定的步驟測定各試件的蠟封毛體積密度。兩種方法下測定的毛體積密度對比如下表1，及圖1。表l不同方法測定毛體積密度毛體積密度(g/cm3)油石比(％)3.43,84.24.65表干法(g/cm3)2.50592.49712.50982.51992.5246蠟封法(g/cm3;i2.35552.39582.43352.46532.4811從試驗結(jié)果可見，采用表干法測定，當(dāng)瀝青混合料油石比偏低時，如3.4%，其測定的混合料毛體積密度反而比3.8%油石比時的毛體積密度還大，這顯然違背了基本的客觀規(guī)律。即混合料的毛體積密度隨著油石比的增加而逐漸增大，最終達(dá)到一個最大值，再逐漸減小。因此，說明表干法試驗存在較大的局限性。而蠟封法試驗結(jié)果穩(wěn)定且符合客觀規(guī)律。3-2本發(fā)明蠟封法與原有蠟封法的對比原有蠟封試驗方法與本發(fā)明的改進(jìn)蠟封試驗方法，對瀝青混合料各項體積指標(biāo)測量分析的比較-油石比蠟封方法蠟封密度干密度粗集料礦料間隙率空隙率礦料間隙率飽和度g/cm3g/cmVCAVMAVFA3.8原2.49232.401042.91%6.01%14.16%57.60%4.2有蠟2.52622.424342.35%4.15%13.33%68.86%4.62.54862.436542.060/o2.72%12.89%78.87%5封2.55652.434842.10%1.85%12.95%85.75%5.42.55152.420842.440/01.47%13.45%89.08%3.8本2.45842.368443.68%7.28%15.33%52.49%4.2發(fā)2.50492.404042.84%4.96%14.06%64.74%4.6明2.54142.429742.23%3.00%13.14%77.20%5蠟2.55082.429342.23%2.07%13.15%84.29%8<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>下表為兩種方法測定的相應(yīng)體積指標(biāo)的誤差分析由此看到，當(dāng)混合料空隙率較大時，原有蠟封法與改進(jìn)蠟封法的實驗結(jié)果相差較大，由此說明，改進(jìn)蠟封試驗方法，提高試驗可靠度是必要的。<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>權(quán)利要求1、一種新型的蠟封測定瀝青混合料蠟封毛體積密度測定方法，包括如下步驟(1)稱量干燥試件空中重量ma，(2)在試件表面形成石蠟?zāi)ぃ贡砻娴拈_口孔隙封閉在蠟?zāi)?nèi)，干燥，(3)稱取空中重量mf，(4)稱取水中重量mw，(5)按照公式計算試件的毛體積密度其中r為石蠟密度。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述步驟(2)中的石蠟?zāi)さ闹苽涫菍⑹炄垡和克⒃谠嚰砻妗?、根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，所述步驟(2)中石蠟熔液的溫度為5060'C。4、根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，所述涂刷是用毛筆沾取石蠟熔液涂刷，其筆身與試件表面呈20°~30°。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述步驟(2)中的干燥溫度1822'C。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述步驟(2)后試件還通過沾取石蠟熔液完全蠟封。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，所述蠟封時石蠟熔液溫度為6065'C。8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，所述步驟(3)中的完全蠟封是將試件的一半沾取石蠟熔液后，再用另一半沾取石蠟熔液。全文摘要本發(fā)明涉及“一種新型的蠟封測定瀝青混合料蠟封毛體積密度測定方法”，屬于公路瀝青混合料設(shè)計
技術(shù)領(lǐng)域：
。本發(fā)明通過在瀝青混合料試件表面形成一定厚度的蠟?zāi)ぃ瑢⒈砻娴拈_口孔隙全部包括在蠟?zāi)?nèi)部，此時，形成了包含石料、瀝青、閉口孔隙和開口孔隙在內(nèi)的試件體積，即我們所需要的真實體積，使測試的結(jié)果更加真實可靠，有效的保障了瀝青混合料配合比設(shè)計的準(zhǔn)確性。本方法可以有效的統(tǒng)一不同孔隙范圍瀝青混合料的密度，避免了以往不同孔隙范圍瀝青混合料需要采用不同密度測定方法的不便。文檔編號G01N5/00GK101477012SQ20091007678公開日2009年7月8日申請日期2009年1月21日優(yōu)先權(quán)日2009年1月21日發(fā)明者宇張,蕾張,王旭東,薄京喜,謝國瑞申請人:交通部公路科學(xué)研究所