一种检测排水式沥青混合料面层空隙率的方法

技术领域

本发明涉及沥青混合料检测技术领域，具体涉及一种检测排水式沥青混合料面层空隙率的方法。

背景技术

排水式沥青混合料面层是一种复合材料，是由高品质粗集料形成骨架嵌挤结构，并由细集料不饱和填充骨架空隙所形成的大孔隙表层，空隙率在20％左右，其实质为单一粒径碎石按照嵌挤机理形成骨架-空隙结构的沥青混合料。沥青混合料空隙率是指试件被压实后，其内部除矿料毛体积和有效沥青体积外的间隙(不包括矿料自身内部的孔隙)体积占试件毛体积的百分比。排水式沥青混合料最大的特点在于其空隙率大，也正是由于空隙率较大的原因使得其使用场所、配合比设计、空隙率检测方法和透水系数检测方法与常用沥青混合料存在差异。

空隙率是影响排水式沥青混合料渗透性能的关键因素。为保证排水式沥青混合料的渗透性能，需采取适宜的空隙率测试方法。不同测试方法及计算方法所得到的空隙率值多有不同。而空隙率与最大理论相对密度有关。溶剂法是测定最大理论相对密度的方法之一，该法利用三氯乙烯将集料表面沥青溶解分散，达到零空隙状态。该法缺点是需使用大量高毒性的有机溶剂三氯乙烯，且三氯乙烯溶解沥青后容易渗入集料内部中，使得最大理论相对密度偏大，空隙率计算结果偏大。特别是在集料吸水率大于1.5％时，空隙率与实际结果偏差较大。因此，该方法并未在工程中被广泛使用。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明提供一种检测排水式沥青混合料面层空隙率的方法。

本发明方案包括以下方面：

一种检测排水式沥青混合料面层空隙率的方法，包括以下步骤：

1)测定最大理论相对密度

S1：称干燥的瓶质量m

S2：瓶充满溶剂，加瓶塞后26～30℃恒温保温，取出擦净，称瓶与溶剂合计质量m

S3：将瓶中溶剂倒出，干燥，取混合料装入瓶，称瓶与混合料合计质量m

S4：向瓶中混合料加入溶剂，将瓶置于26～30℃恒温环境中，静置；

S5：待沥青完全溶解，注入已保温为26～30℃的溶剂至满，加瓶塞，称瓶与沥青混合料及溶剂的总质量m

S6：根据公式计算最大理论相对密度；

所述溶剂含有以下成分：十二烷基苯磺酸钠、乙酸乙烯、甘油、乳酸钠、聚酯酰胺、二甲苯，质量比为1：(2～5)：(2～3)：(12～17)：(3～6)：(68～80)。

2)测定毛体积相对密度；

3)根据公式计算得到空隙率。

优选的，所述毛体积相对密度采用体积法测定。

优选的，步骤3)所述公式为：

式中，r

优选的，步骤1)所述公式为：

式中，r

优选的，所述聚酯酰胺为超支化不饱和聚酯酰胺。

优选的，所述聚酯酰胺通过以下方法制得：

60～70℃条件下将二乙醇胺和乙二醇混匀，加入马来酸酐，升温至80～100℃，保温1～2h，升温至110～120℃保温1～2h，充氮气，氮气流量4～5m

优选的，所述溶剂含有以下成分：十二烷基苯磺酸钠、乙酸乙烯、甘油、乳酸钠、聚酯酰胺、二甲苯，质量比为1：5：3：17：4：70。

优选的，步骤S2中，恒温保温至少10min。

优选的，步骤S4中，每克混合料添加1～2mL溶剂。

本发明所取得的有益效果：

真空法和体积法为我国沥青混合料最大理论相对密度和毛体积相对密度实测的标准方法。本发明方法测得的空隙率与标准方法最为接近，本发明改进后的溶剂法准确度良好，可作为标准方法的替代法。

相对于常规溶剂法中使用高毒性三氯乙烯为溶剂，本发明方法所使用的溶剂毒性相对较低，虽然不可避免使用到有机溶剂，但相对于常规溶剂法，有机溶剂的用量较少，因此本法安全性更高。且本发明方法标准偏差较小，重复性、精密度更高。

本发明主要对溶剂法所使用的溶剂进行优化，通过成分和配比的优选，合理控制溶剂在沥青混合料中的相行为，沥青溶解后溶剂不易渗入集料，使得最大理论相对密度测定结果准确，孔隙率测定结果较为准确。

本发明方法受集料吸水率影响较小，吸水率2.82％时测试结果仍具有较高的重复性和精密度。

本发明方法耗时更短。

具体实施方式

为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，对本发明做进一步的说明。

本发明实施例所用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

本发明实施例所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1

一种检测排水式沥青混合料面层空隙率的方法，包括以下步骤：

1)测定最大理论相对密度

S1：称干燥的瓶质量m

S2：瓶充满溶剂，加瓶塞后26℃恒温保温10min，取出擦净，称瓶与溶剂合计质量m

S3：将瓶中溶剂倒出，干燥，取混合料装入瓶，称瓶与混合料合计质量m

S4：向瓶中混合料加入溶剂，将瓶置于26℃恒温环境中，静置；每克混合料添加1mL溶剂；

S5：待沥青完全溶解，注入已保温为26℃的溶剂至满，加瓶塞，称瓶与沥青混合料及溶剂的总质量m

S6：根据公式计算最大理论相对密度；

式中，r

所述溶剂含有以下成分：十二烷基苯磺酸钠、乙酸乙烯、甘油、乳酸钠、超支化不饱和聚酯酰胺、二甲苯，质量比为1：5：3：17：3：71。

2)采用体积法测定毛体积相对密度；

3)根据以下公式计算得到孔隙率。

式中，r

所述聚酯酰胺通过以下方法制得：

60℃条件下将二乙醇胺和乙二醇混匀，加入马来酸酐，升温至100℃，保温2h，升温至120℃保温2h，充氮气，氮气流量5m

实施例2

一种检测排水式沥青混合料面层空隙率的方法，包括以下步骤：

1)测定最大理论相对密度

S1：称干燥的瓶质量m

S2：瓶充满溶剂，加瓶塞后30℃恒温保温10min，取出擦净，称瓶与溶剂合计质量m

S3：将瓶中溶剂倒出，干燥，取混合料装入瓶，称瓶与混合料合计质量m

S4：向瓶中混合料加入溶剂，将瓶置于30℃恒温环境中，静置；每克混合料添加2mL溶剂；

S5：待沥青完全溶解，注入已保温为30℃的溶剂至满，加瓶塞，称瓶与沥青混合料及溶剂的总质量m

S6：根据公式计算最大理论相对密度；

式中，r

所述溶剂含有以下成分：十二烷基苯磺酸钠、乙酸乙烯、甘油、乳酸钠、超支化不饱和聚酯酰胺、二甲苯，质量比为1：2：2：12：6：77。

2)采用体积法测定毛体积相对密度；

3)根据以下公式计算得到孔隙率。

式中，r

所述聚酯酰胺通过以下方法制得：

70℃条件下将二乙醇胺和乙二醇混匀，加入马来酸酐，升温至80℃，保温1h，升温至110℃保温1h，充氮气，氮气流量4m

实施例3

本例与实施例1的主要区别是：

所述溶剂含有以下成分：十二烷基苯磺酸钠、乙酸乙烯、甘油、乳酸钠、聚酯酰胺、二甲苯，质量比为1：5：3：17：4：70。

实施例4

本例与实施例1的区别是：

所述聚酯酰胺通过以下方法制得：

60℃条件下将二乙醇胺和乙二醇混匀，加入马来酸酐，升温至120℃，保温2h，升温至140℃保温2h，充氮气，氮气流量5m

对比例1

本例与实施例1的区别是：

采用传统溶剂法测定最大理论相对密度，溶剂是三氯乙烯。

对比例2

本例与实施例1的区别是：

所述溶剂含有以下成分：十二烷基苯磺酸钠、乙酸乙烯、甘油、乳酸钠、聚酯酰胺、二甲苯，质量比为1：10：1：10：10：68。

对比例3

本例与实施例1的区别是：

所述溶剂含有以下成分：乙酸乙烯、甘油、聚酯酰胺、二甲苯，质量比为5：3：3：89。

对比例4

本例与实施例1的区别是：

采用真空法测定最大理论相对密度。

实验例：

以玄武岩为集料，集料吸水率2.82％，沥青采用70#石油沥青，油石比4.0％，制成排水式沥青混合料试件。分别采用实施例与对比例方法测定空隙率，每组方法10次实验，2位测试人员每人完成5次。记录平均值和标准偏差。结果见表1。

表1空隙率测定结果(％)

结果显示：

实施例1-4方法测得的空隙率与对比例4最为接近，而对比例4所采用的真空法和体积法均为我国沥青混合料最大理论相对密度和毛体积相对密度实测的标准方法，说明本发明改进后的溶剂法准确度良好，可作为标准方法的替代法。相对于常规溶剂法中使用高毒性三氯乙烯为溶剂，本发明方法所使用的溶剂毒性相对较低，有机溶剂用量少，安全性高，且本发明方法标准偏差较小，重复性、精密度更高。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。