本發(fā)明涉及道路工程瀝青路面領(lǐng)域，尤其涉及一種添加顆粒狀纖維的瀝青混凝土中顆粒狀纖維分散率的測(cè)定方法。

背景技術(shù)：

瀝青路面作為一種連續(xù)的無縫路面，具有行車平穩(wěn)舒適、養(yǎng)護(hù)維修方便等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)今世界上高等級(jí)公路最主要的路面結(jié)構(gòu)形式。為了解決普通瀝青路面常見的低溫開裂和高溫車轍問題，歐洲瀝青路面工程界于上世紀(jì)60年代初嘗試通過添加纖維的方式來提高瀝青混合料性能，該技術(shù)獲得了巨大成功并應(yīng)用于世界各國(guó)的瀝青路面工程；“瀝青混合料+纖維”的復(fù)合化材料已成為當(dāng)前瀝青路面材料的主要發(fā)展趨勢(shì)之一。纖維在瀝青混合料中的作用機(jī)理其是通過分散的纖維表面吸附和穩(wěn)定瀝青，增大瀝青膜厚度，降低瀝青混合料的析漏損失，保證瀝青混合料施工和易性，增加瀝青膠漿粘度和模量，達(dá)到增強(qiáng)、增韌瀝青混合料的目的，最終提高瀝青混合料的高溫抗車轍、低溫抗裂、抗水損及抗疲勞等性能。

瀝青路用纖維按材料種類主要可分為木質(zhì)素纖維、有機(jī)聚合物纖維、玻璃纖維和礦物纖維等；按材料形狀又可分為松散絮狀纖維和顆粒狀纖維。由于顆粒狀纖維克服了松散絮狀纖維容易受潮，不易運(yùn)輸、稱量精度不佳、在瀝青混合料中分散不均勻易成團(tuán)等缺點(diǎn)，目前顆粒狀纖維在瀝青路面工程中較常采用。雖然顆粒狀纖維具有諸多優(yōu)勢(shì)，但是未經(jīng)充分破碎、分散的顆粒狀纖維在瀝青混合料中未能起到任何吸附、穩(wěn)定瀝青及降低瀝青混合料析漏損失作用。在瀝青路面工程中主要通過延長(zhǎng)拌合樓干拌時(shí)間來破碎、分散顆粒狀纖維，然而延長(zhǎng)干拌時(shí)間必將加大拌合樓機(jī)械損耗，降低生產(chǎn)效率。因此需要通過顆粒纖維在瀝青混合料中分散效果的評(píng)定，來優(yōu)化瀝青混合料的拌和工藝。然而目前尚未有顆粒狀纖維在瀝青瀝青混合料中的分散率的測(cè)試方法，其主要是通過工程技術(shù)人員憑借個(gè)人經(jīng)驗(yàn)觀察混合料外觀狀態(tài)來定性評(píng)價(jià)，不能科學(xué)有效的反饋和優(yōu)化拌和工藝。

因此鑒于上述問題，本發(fā)明根據(jù)分散纖維含量與瀝青混合料的析漏損失兩者間的相關(guān)性，研究一種能夠測(cè)定顆粒狀纖維在瀝青混合料中的分散率的試驗(yàn)方法，來檢測(cè)特定拌和工藝條件下瀝青混合料中顆粒轉(zhuǎn)狀纖維的分散率，從而優(yōu)化瀝青混合料拌和工藝及加強(qiáng)質(zhì)量控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種路用顆粒狀纖維在瀝青混合料中的分散率的測(cè)試方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中無法定量評(píng)價(jià)顆粒狀纖維在瀝青混合料中分散效果的不足。

一種路用顆粒狀纖維在瀝青混合料中的分散率的測(cè)試方法，包括如下步驟：

(1)檢驗(yàn)及標(biāo)定拌合樓的石料、瀝青及纖維投放稱量裝置；確定生產(chǎn)配合比中的設(shè)計(jì)級(jí)配G及級(jí)配范圍、油石比A及油石比范圍；

(2)按生產(chǎn)配合比確定的熱料倉比例、設(shè)計(jì)級(jí)配G、油石比A、顆粒纖維含量C及拌和工藝進(jìn)行混合料拌制；

(3)對(duì)拌合樓拌制的瀝青混合料進(jìn)行析漏試驗(yàn)，得到析漏損失Δm；

(4)測(cè)定拌合樓拌制的瀝青混合料的油石比A’和礦料級(jí)配G’；

(5)若所檢瀝青混合料油石比A’和級(jí)配G’不滿足生產(chǎn)配合比要求，則重新返回執(zhí)行步驟(1)～(4)；若瀝青混合料油石比A’和級(jí)配G’滿足生產(chǎn)配合比要求，則執(zhí)行下一步；

(6)根據(jù)瀝青混合料所實(shí)測(cè)的油石比A’和級(jí)配G’，備樣礦料和瀝青，并分別按設(shè)計(jì)顆粒纖維含量C的n₁％、n₂％、n₃％……n_x％添加經(jīng)人工研磨后完全分散的顆粒狀纖維，拌和瀝青混合料進(jìn)行謝倫堡析漏試驗(yàn)，分別測(cè)定析漏損失Δm₁、Δm₂、Δm₃……Δm_x；其中n₁、n₂、n₃……n_x為大于零，小于或等于100，X大于等于3的正整數(shù)；

(7)建立瀝青混合料中完全分散的顆粒狀纖維含量C的n_x％與析漏損失Δm_x的數(shù)學(xué)模型；

(8)將拌合樓拌制的瀝青混合料的析漏損失Δm，代入上述數(shù)學(xué)模型，得到瀝青混合料中完全分散的顆粒狀纖維含量C’，按下式計(jì)算當(dāng)前瀝青混合料中顆粒狀纖維的分散率D＝C’/C，

式中，D為瀝青混合料中顆粒狀纖維的分散率，％；

C’為瀝青混合料中完全分散的顆粒狀纖維含量，％；

C為瀝青混合料中顆粒狀纖維含量；％。

其中X為5，所述n₁、n₂、n₃……n_x為20、40、60、80、100。

所述步驟(2)中拌合樓瀝青混合料拌制數(shù)量為3鍋，廢棄前兩鍋，留取第3鍋。

所述步驟(3)和步驟(6)中的析漏試驗(yàn)，按照《公路工程瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》JTG E20-2011 T0732-2011的規(guī)定試驗(yàn)。

所述步驟(4)中的瀝青混合料礦料級(jí)配和油石比測(cè)定方法按照《公路工程瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》JTG E20-2011 T0735-2011的規(guī)定試驗(yàn)。

所述步驟(6)中的干礦料備樣，采用單粒徑石料按實(shí)測(cè)礦料級(jí)配進(jìn)行配制，單份礦料質(zhì)量為1000g，共20份。

所述步驟(6)中的顆粒纖維人工研磨完全分散的方法為：將顆粒纖維人工打碎研磨后用2.36mm方孔篩篩選，選取篩底纖維。

所述步驟(7)中的瀝青混合料中完全分散顆粒狀纖維含量C’與析漏損失Δm的關(guān)系式為指數(shù)函數(shù)模型：

式中：

e為自然常數(shù)；

a，b為回歸系數(shù)。

有益效果：

本發(fā)明提供的路用顆粒狀纖維在瀝青混合料中的分散率的測(cè)試方法，在排除油石比和礦料級(jí)配對(duì)瀝青混合料析漏損失影響的前提下，通過完全分散的顆粒狀纖維含量與析漏損失之間的關(guān)系，建立兩者間的數(shù)學(xué)模型，從而計(jì)算顆粒狀纖維在瀝青混合料中的分散率。本方法填補(bǔ)了路用顆粒狀纖維在瀝青混合料中分散率測(cè)試方法的空白，有利于含顆粒狀纖維瀝青混合料拌和工藝的優(yōu)化和生產(chǎn)質(zhì)量的控制。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的顆粒狀纖維在瀝青混合料中分散效果的測(cè)定方法的流程圖。

圖2為實(shí)施例1瀝青混合料中完全分散的顆粒狀纖維含量與析漏損失二元關(guān)系圖。

圖3為實(shí)施例2瀝青混合料中完全分散的顆粒狀纖維含量與析漏損失二元關(guān)系圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合二個(gè)實(shí)施例來進(jìn)一步說明瀝青混合料中顆粒狀纖維分散率的測(cè)試方法。

實(shí)施例1：某高速擬使用SMA-13瀝青混合料作為表面層材料，生產(chǎn)配比中的設(shè)計(jì)級(jí)配及級(jí)配要求范圍見表1，熱料倉比例為4#倉(11～16mm)：3#倉(6～11mm)：2#倉(3～6mm)：1#倉(0～3mm)：礦粉＝40：31：15：5：9，設(shè)計(jì)添加顆粒狀纖維用量為0.4％，設(shè)計(jì)油石比為5.4％，生產(chǎn)控制油石比為5.1％～5.7％，拌和工藝為先干拌20秒后濕拌40秒，試測(cè)定該拌和工藝下的瀝青混合料中顆粒狀纖維的分散率。

表1本工程設(shè)計(jì)級(jí)配及要求范圍

具體實(shí)施步驟如下：

1.檢驗(yàn)及標(biāo)定拌合樓的石料、瀝青及纖維投放稱量裝置，使其滿足相關(guān)技術(shù)要求；

2.按生產(chǎn)配合比確定的熱料倉比例4#倉(11～16mm)：3#倉(6～11mm)：2#倉(3～6mm)：1#倉(0～3mm)：礦粉＝40：31：15：5：9，油石比A為5.4％，顆粒狀纖維含量C為0.4％，按先干拌20秒后濕拌40秒的拌和工藝生產(chǎn)3盤瀝青混合料，根據(jù)拌合樓生產(chǎn)能力每盤瀝青混合料重為3000kg，廢棄前兩盤，留取第三盤。

3.對(duì)第三盤瀝青混合料取樣，按照《公路工程瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》JTG E20-2011 T0732-2011的規(guī)定試驗(yàn)，析漏損失△m為0.071％；

4.對(duì)第三盤瀝青混合料取樣，按照《公路工程瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》JTG E20-2011 T0735-2011的規(guī)定試驗(yàn)，進(jìn)行油石比和礦料級(jí)配檢測(cè)；

5.第三盤瀝青混合料所測(cè)油石比A’為5.5％，級(jí)配G’結(jié)果見表2，均滿足生產(chǎn)配合比要求，執(zhí)行下一步；

表2第三盤瀝青混合料實(shí)測(cè)級(jí)配

6.根據(jù)瀝青混合料所實(shí)測(cè)級(jí)配曲線G’和油石比A’，采用單粒徑石料備樣，每份礦料重量為1000g，瀝青為55.0g，總20份。將顆粒纖維人工打碎研磨后用2.36mm方孔篩篩選，選取篩底纖維，分別按設(shè)計(jì)纖維含量C的20％、40％、60％、80％和100％，各備取四份，共20份。拌和瀝青混合料，并按照《公路工程瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》JTG E20-2011 T0732-2011的規(guī)定試驗(yàn)；析漏損失結(jié)果見表3。

表3析漏試驗(yàn)結(jié)果

7.建立瀝青混合料中完全分散的顆粒狀纖維含量C’與析漏損失Δm的數(shù)學(xué)模型，C’＝0.5159×e^{-5.4911×△m} R²＝0.9882。

8.將拌合樓拌制的瀝青混合料的析漏損失Δm＝0.071％，代入上述數(shù)學(xué)模型，得到瀝青混合料中完全分散的顆粒狀纖維含量C’＝0.349％，其中設(shè)計(jì)顆粒狀纖維含量C＝0.40％，按下式計(jì)算當(dāng)前瀝青混合料中顆粒狀纖維的分散率

D＝C’/C

計(jì)算得到瀝青混合料中顆粒狀纖維的分散率D為87.5％。

實(shí)施例2：某高速擬使用SMA-20瀝青混合料作為中面層材料，生產(chǎn)配比中的設(shè)計(jì)級(jí)配及級(jí)配要求范圍見表4，熱料倉比例為5#倉(16～22mm)：4#倉(11～16mm)：3#倉(6～11mm)：2#倉(3～6mm)：1#倉(0～3mm)：礦粉＝25：22：26：5：14：8，設(shè)計(jì)添加顆粒狀纖維用量為0.4％，設(shè)計(jì)油石比為5.0％，生產(chǎn)控制油石比為4.7％～5.3％，拌和工藝為先干拌20秒后濕拌40秒，試測(cè)定該拌和工藝下的瀝青混合料中顆粒狀纖維的分散率。

表4本工程設(shè)計(jì)級(jí)配及要求范圍

具體實(shí)施步驟如下：

1.檢驗(yàn)及標(biāo)定拌合樓的石料、瀝青及纖維投放稱量裝置，使其滿足相關(guān)技術(shù)要求；

2.按生產(chǎn)配合比確定的熱料倉比例5#倉(16～22mm)：4#倉(11～16mm)：3#倉(6～11mm)：2#倉(3～6mm)：1#倉(0～3mm)：礦粉＝25：22：26：5：14：8，油石比A為5.0％，顆粒狀纖維含量C為0.4％，按先干拌20秒后濕拌40秒的拌和工藝生產(chǎn)3盤瀝青混合料，根據(jù)拌合樓生產(chǎn)能力每盤瀝青混合料重為3000kg，廢棄前兩盤，留取第三盤。

3.對(duì)第三盤瀝青混合料取樣，按照《公路工程瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》JTG E20-2011 T0732-2011的規(guī)定試驗(yàn)，析漏損失△m為0.11％；

4.對(duì)第三盤瀝青混合料取樣，按照《公路工程瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》JTG E20-2011 T0735-2011的規(guī)定試驗(yàn)，進(jìn)行油石比和礦料級(jí)配檢測(cè)；

5.第三盤瀝青混合料所測(cè)油石比A’為5.4％，級(jí)配G’結(jié)果見表5，油石比和礦料級(jí)配均未滿足生產(chǎn)配合比要求，重新返回執(zhí)行步驟1～4；

表5第三盤瀝青混合料實(shí)測(cè)級(jí)配

6.重新檢驗(yàn)拌合樓的石料、瀝青及纖維投放稱量裝置，發(fā)現(xiàn)其存在故障，將故障排除后，重新標(biāo)定拌合樓的石料、瀝青及纖維投放稱量裝置；

7.重新按生產(chǎn)配合比確定的熱料倉比例5#倉(16～22mm)：4#倉(11～16mm)：3#倉(6～11mm)：2#倉(3～6mm)：1#倉(0～3mm)：礦粉＝25：22：26：5：14：8，油石比A為5.0％，顆粒狀纖維含量C為0.4％，按先干拌20秒后濕拌40秒的拌和工藝生產(chǎn)3盤瀝青混合料，根據(jù)拌合樓生產(chǎn)能力每盤瀝青混合料重為3000kg，廢棄前兩盤，留取第三盤。

8.對(duì)第三盤瀝青混合料取樣，按照《公路工程瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》JTG E20-2011 T0732-2011的規(guī)定試驗(yàn)，析漏損失△m為0.081％；

9.對(duì)第三盤瀝青混合料取樣，按照《公路工程瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》JTG E20-2011 T0735-2011的規(guī)定試驗(yàn)，進(jìn)行油石比和礦料級(jí)配檢測(cè)；

10.第三盤瀝青混合料所測(cè)油石比A’為5.0％，級(jí)配G’結(jié)果見表6，均滿足生產(chǎn)配合比要求，執(zhí)行下一步；

表6第三盤瀝青混合料實(shí)測(cè)級(jí)配

11.根據(jù)瀝青混合料所實(shí)測(cè)級(jí)配曲線G’和油石比A’，采用單粒徑石料備樣，每份礦料重量為1000g，瀝青為50.0g，總20份。將顆粒纖維人工打碎研磨后用2.36mm方孔篩篩選，選取篩底纖維，分別按設(shè)計(jì)纖維含量C的20％、40％、60％、80％和100％，各備取四份，共20份。拌和瀝青混合料，并按照《公路工程瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》JTG E20-2011 T0732-2011的規(guī)定試驗(yàn)；析漏損失結(jié)果見表7。

表7析漏試驗(yàn)結(jié)果

12.建立瀝青混合料中完全分散的顆粒狀纖維含量C’與析漏損失Δm的數(shù)學(xué)模型，

C’＝0.4433×e^{-4.0663×△m}，R²＝0.9932。

13.將拌合樓拌制的瀝青混合料的析漏損失Δm＝0.081％，代入上述數(shù)學(xué)模型，得到瀝青混合料中完全分散的顆粒狀纖維含量C’＝0.319％，其中設(shè)計(jì)顆粒狀纖維含量C＝0.40％，按下式計(jì)算當(dāng)前瀝青混合料中顆粒狀纖維的分散率

D＝C’/C

計(jì)算得到瀝青混合料中顆粒狀纖維的分散率D為79.7％。