[發明專利]大厚度及低空隙率瀝青混合料穿透型水氣擴散系數檢測方法

有效

• 申請號: 201810801872.6
• 申請日: 2018-07-20
• 公開（公告）號: CN108776084B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 羅蓉;柳子堯;黃婷婷;涂崇志
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G01N13/04
• 分類號: G01N13/04
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 劉洋

本發明公開了一種大厚度及低空隙率瀝青混合料穿透型水氣擴散系數檢測方法。成型大厚度密級配圓柱體待測瀝青混合料試件；在一開口玻璃容器中加入適量能控制容器內100％相對濕度的蒸餾水，制成水氣擴散裝置；置于能控制恒定溫度的真空干燥箱中，內置P₂O₅提供箱內穩定濕度，采用真空泵對真空干燥箱進行所設負壓下的抽真空，每天稱量并記錄裝置質量的減少量即為水氣穿透過瀝青混合料的質量，通過公式計算得到特定溫度、相對濕度梯度的水氣擴散系數。本發明可實現特定溫度及相對濕度梯度、不同負壓下瀝青混合料穿透型水氣擴散系數的試驗測試，顯著縮短試驗時間，提高效率，試驗材料簡單易得，試驗方法簡便易操作，試驗精度高。

技術領域

本發明屬于道路工程領域，涉及一種道路瀝青混合料中水氣擴散系數檢測方法。

背景技術

水氣擴散是瀝青路面水損害的重要來源之一，目前許多研究人員已對瀝青路面水氣運動開始重視并開展相應研究。而研究水氣運動的前提是準確測得水氣擴散系數，其是指當濃度梯度為一個單位時，單位時間內通過單位面積的水氣量，能表征水氣的運動速率，同時水氣擴散系數也是水氣運動數值模擬和水氣擴散模型中的重要參數，因此準確測量瀝青混合料內水氣擴散系數尤為重要，其是研究瀝青路面水氣運動的前提。

已有研究表明，氣態水分子進入瀝青混合料內部的過程可分為水氣積聚和水氣穿透兩個階段。重量法(包括干杯法和濕杯法)是美國材料實驗協會ASTM(American Societyof Testing Materials)E96標準中所提出的一種測量水氣在試驗樣品中穿透擴散特性的方法，通過組裝水氣擴散試驗裝置并構造相對濕度差，保持溫度恒定，實現水氣在相對濕度梯度驅動作用下穿透瀝青混合料而擴散的過程，然后不斷稱量水氣穿透試驗試件的質量，根據菲克第一定律計算擴散系數。該方法適用前提是在較短時間內水氣擴散能達到穩態，且水氣穿透量隨時間線性變化顯著，因此對于較密實結構或者較低空隙率的瀝青混合料而言，采用該方法測量材料穿透型水氣擴散系數時選取試件厚度不能超過1cm。如Arambula等人采用濕杯法測得石灰巖集料、細集料瀝青混合料圓柱體試件的水氣擴散系數，試件尺寸為直徑70mm，厚度僅3～7mm，耗時約40天；Henon等采用類似方法測量得到三種長方體巖石試件在常壓下的水氣擴散系數，試件橫截面尺寸為5cm×5cm，厚度為1cm，耗時約30天。從以上研究可看出，在常壓下采用濕杯法雖然能準確測量濕度梯度驅動下的穿透型水氣擴散系數，但擴散試驗耗時較長，效率不高，且適用試件厚度較小，不超過1cm，因為當試件厚度較大時水氣擴散無法達到穩態，無法獲取擴散系數。而1cm厚度試件并不能充分反映瀝青混合料級配與材料特性，更無法反映真實結構層厚度瀝青路面的水氣擴散特性。

因此，現階段急需一種能測得大厚度、低空隙率瀝青混合料水氣擴散系數的高效而準確的試驗方法，為后續研究真實結構層厚度瀝青路面水氣擴散特性提供基礎。

發明內容

本發明目的在于提供一種在負壓下測試大厚度、低空隙率瀝青混合料穿透型水氣擴散系數的試驗方法，同時還能探究路面與車輪形成的不同負壓對瀝青混合料穿透型水氣擴散速率的影響，為研究真實結構層厚度瀝青混合料內部的水氣運動提供基礎。

為達到上述目的，采用技術方案如下：

大厚度及低空隙率瀝青混合料穿透型水氣擴散系數檢測方法，包括以下步驟：

1)取容器并注入適量蒸餾水，將瀝青混合料試件蓋住容器開口并密封即得到水氣擴散裝置，測得初始質量M₀；

2)將上述水氣擴散裝置置于能控制恒定溫度和真空度的真空干燥箱內，真空干燥箱內放置P₂O₅控制箱內穩定較低相對濕度值，由此提供水氣擴散裝置內外濕度差作為水氣運動驅動力；