[發明專利]一種確定熱再生瀝青混合料新舊瀝青溶合度指標的試驗方法

在審

• 申請號: 201611178707.7
• 申請日: 2016-12-19
• 公開（公告）號: CN106596610A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 顧興宇;姜嚴旭;周洲
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01N23/22
• 分類號: G01N23/22
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)32249
• 代理人: 徐激波

技術領域

本發明屬于瀝青路面再生技術領域，具體涉及一種確定熱再生瀝青混合料新舊瀝青溶合度的試驗方法及定量評價指標。

背景技術

二十多年來我國公路交通高速發展，其中修建的公路路面類型主要以瀝青混凝土路面為主。近年來，公路建設高速發展，對原材料石料、瀝青需求不斷增加，開山采石對環境破壞越來越嚴重；另一方面已建公路大規模進入養護維修期，路面維修產生的廢舊材料日益增多。采用瀝青路面再生技術，可實現廢料的重復利用。目前廠拌熱再生是使用廣泛、相對成熟的瀝青混合料再生技術，熱再生過程中，老化瀝青從舊料表面分離出來與新瀝青和再生劑溶合。熱再生瀝青混合料新舊瀝青溶合程度不明確是限制高RAP摻量廠拌熱再生技術的一個關鍵因素。目前大多數方法都只是通過間接試驗方法評價新舊瀝青的溶合程度，缺乏成熟的直接確定新舊瀝青溶合程度的方法和定量指標。

發明內容

本發明的目的是針對現有測試方法的不足，提出一種確定熱再生瀝青混合料新舊瀝青溶合度指標的試驗方法，該方法借助掃描電子顯微鏡/能譜儀(SEM/EDS)，直接觀測再生混合料中新舊瀝青的溶合狀態，并精確測定溶合度，顯著提高了測試方法的準確性。

本發明采用的技術方案為：一種確定熱再生瀝青混合料新舊瀝青溶合度指標的試驗方法，包括以下步驟：

步驟一：對舊料(RAP)進行預處理，將其篩分為兩檔，分別測定油石比和級配；所述舊料是指采用銑刨機對舊瀝青路面進行銑刨處理后得到的回收料。

步驟二：采用納米TiO₂粉末對新瀝青進行標記，TiO₂和新瀝青的質量比為1:5。將70#基質瀝青加熱至150℃左右，保持恒溫；按質量摻量加入TiO₂粉末，并使用高速剪切儀攪拌30min，形成均質的示蹤瀝青作為新瀝青。

示蹤瀝青與原狀瀝青的135℃粘度相差不大，對瀝青的拌合性能影響不大。

步驟三：使用特定新集料，用以區分RAP集料；選擇AC-13為設計級配，根據熱再生瀝青混合料配合比設計，確定最佳油石比為4.9，使用旋轉壓實儀成型再生瀝青混合料試件，控制空隙率為4％。

步驟四：將熱再生瀝青混合料試件切片，選擇合適的區域，進行掃描電子顯微鏡(SEM)試驗的制樣。

步驟五：進行掃描電子顯微鏡微觀觀測以及能譜儀試驗，根據SEM/EDS試驗中硅(Si)元素、鈦(Ti)元素和硫(S)元素的分布圖確定再生瀝青混合料中新舊瀝青的溶合狀態。

步驟六：提取新舊瀝青溶合度的定量指標；根據能譜儀試驗，測定再生料新集料表面瀝青膠漿中示蹤元素(Ti)與瀝青特征元素(S)的質量比f_Ti:S，同時測定示蹤瀝青中初始的Ti:S質量比i_Ti:S，然后根據下式(1)計算熱再生瀝青混合料中新舊瀝青溶合度。

其中：

γ：新舊瀝青溶合度；

OAC：再生混合料的最佳油石比；

S_a：舊瀝青中S元素質量比；

S_v：新瀝青中S元素質量比；

i_Ti:S：初始Ti:S的值；

f_Ti:S：溶合后Ti:S的值；

α_n：RAP各檔摻量；∑α_n＝α即RAP摻量；

β_n：RAP各檔油石比。

新舊瀝青溶合度公式的原理是：用示蹤元素(Ti)與瀝青特征元素(S)的質量比表征示蹤劑和瀝青的質量比；在熱再生瀝青混合料中，舊瀝青從RAP集料表面分離出來，與新瀝青(含示蹤劑)發生溶合，溶合瀝青中示蹤劑的質量不變，而總瀝青的質量變大；因而與新瀝青中初始的Ti:S質量比相比，其值相應的減小，根據Ti:S減小的程度，推倒(1)式計算新舊瀝青溶合度(γ)。

作為優選，所述步驟一中舊料篩分為0～4.75mm和4.75～13.2mm兩檔。

作為優選，所述步驟一中舊料油石比取燃燒法和抽提法試驗測定值的平均值。

作為優選，所述步驟三中新集料為石灰巖，其顏色較淡，與RAP集料(玄武巖)可明顯區別。

作為優選，所述步驟四中微觀試驗的制樣方法需滿足SEM觀測的要求，尺寸約為5mm×5mm×3mm(長×寬×高)；并且將樣品表面研磨拋光，在高真空環境下噴灑Au/Pd粉使試樣表面導電。

有益效果：