專利名稱：：一種高粘度改性瀝青的路用粘度性能測(cè)定方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于道路工程領(lǐng)域，涉及一種高粘度改性瀝青路用粘度性能測(cè)定方法及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：粘度是評(píng)價(jià)道路瀝青材料粘結(jié)特性的重要技術(shù)指標(biāo)，也是條件性指標(biāo)，其大小取決于測(cè)試方法和測(cè)試條件。目前，主要利用真空減壓毛細(xì)管法測(cè)定高粘度改性瀝青的60°C毛細(xì)管粘度，用以反映瀝青的路用粘性特征。真空減壓毛細(xì)管方法評(píng)價(jià)瀝青的粘度存在的主要問題為高粘度改性瀝青材料在6(TC屬于非牛頓流體，不同剪切速率下的粘度不同，真空減壓毛細(xì)管法無法測(cè)定毛細(xì)管粘度對(duì)應(yīng)的剪切速率，因而無法確定毛細(xì)管粘度是否真正反映了高粘度改性瀝青在路面結(jié)構(gòu)中的粘性特征，不同剪切速率條件下的毛細(xì)管粘度也不存在比較的實(shí)際意義。此外，利用真空減壓毛細(xì)管進(jìn)行粘度測(cè)量，存在試驗(yàn)過程繁瑣，測(cè)量結(jié)果離散性大，試驗(yàn)后毛細(xì)管不易清洗等缺點(diǎn)。目前，高粘度改性瀝青多應(yīng)用于排水性瀝青路面，以提高排水性瀝青混合料的耐久性能。在路面結(jié)構(gòu)中，瀝青受到行車荷載作用，在一定的剪切速率下變形。因此，應(yīng)根據(jù)高粘度改性瀝青的粘性行為特征以及瀝青在路面結(jié)構(gòu)中的受力狀態(tài)，選擇合適的測(cè)試方法與評(píng)價(jià)指標(biāo)，以有效的評(píng)價(jià)高粘度改性瀝青的路用粘性特征。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種高粘度改性瀝青的路用粘度性能測(cè)定方法，該方法可以有效評(píng)價(jià)高粘度改性瀝青在路面結(jié)構(gòu)中的粘性特征，具有試驗(yàn)方法簡(jiǎn)單，試驗(yàn)結(jié)果精確可信，評(píng)價(jià)指標(biāo)力學(xué)意義明確等特點(diǎn)。為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方是—種高粘度改性瀝青的路用粘度性能測(cè)定方法，其特征在于，包括以下步驟A、利用剪切速率掃描試驗(yàn)，獲得高粘度改性瀝青6(TC下的粘度_剪切速率流動(dòng)曲線；B、對(duì)步驟A所得曲線進(jìn)行擬合，獲得6(TC零剪切粘度。較佳的，所述高粘度改性瀝青的6(TC零剪切粘度范圍為104Pas106Pas。較佳的，步驟A中，所述粘度_剪切速率實(shí)測(cè)流動(dòng)曲線由流動(dòng)狀態(tài)剪切速率掃描試驗(yàn)獲得。較佳的，所述流動(dòng)狀態(tài)剪切速率掃描試驗(yàn)，采用動(dòng)態(tài)剪切流變儀進(jìn)行，試驗(yàn)夾具為圓形雙平板夾具，所述夾具的直徑為25mm，所述雙平板夾具間瀝青的厚度為1000ym。較佳的，所述流動(dòng)狀態(tài)剪切速率掃描試驗(yàn)，采用穩(wěn)定流動(dòng)加載模式，試驗(yàn)溫度為6(TC，剪切速率掃描范圍為1.25X10—Ss—11250s—、在所述剪切速率的每個(gè)數(shù)量級(jí)范圍內(nèi)測(cè)量粘度點(diǎn)個(gè)數(shù)為10個(gè)，穩(wěn)定流動(dòng)加載模式如圖1所示。較佳的，步驟B中，利用Carreau模型對(duì)步驟A所得曲線進(jìn)行擬合，獲得6(TC零剪切粘度；Carreau模型見式(1)。(n)_l_,"7-^=7~";~(1)"ij(1+闊2)"/2式中n-實(shí)測(cè)粘度，Pas;n。-零剪切粘度，Pas;noo-無窮剪切速率粘度，Pas;K-剪切速率系數(shù)，s;n-Carreau模型速率指數(shù)，無量綱。本發(fā)明還提供了一種上述高粘度改性瀝青的路用粘度性能測(cè)定方法的用途，即該方法可用于評(píng)價(jià)高粘度改性瀝青在路面結(jié)構(gòu)中的粘度性能。本發(fā)明中，所述高粘度改性瀝青的路用粘度性能，是指瀝青在路面結(jié)構(gòu)中的粘度性能。為驗(yàn)證6(TC零剪切粘度可真實(shí)反映出高粘度改性瀝青在路面結(jié)構(gòu)中的粘度性能，本發(fā)明選用12種國內(nèi)外典型瀝青結(jié)合料進(jìn)行粘度-剪切速率流動(dòng)曲線測(cè)試，確定了這些瀝青第一牛頓共同區(qū)域所對(duì)應(yīng)的剪切速率范圍，并首次通過力學(xué)計(jì)算確定了瀝青在排水路面結(jié)構(gòu)中所受的剪切速率范圍。首先，本發(fā)明選用12種國內(nèi)外典型瀝青結(jié)合料進(jìn)行粘度-剪切速率流動(dòng)曲線測(cè)試，在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)下，采用上述方法獲得的高粘度改性瀝青典型粘度_剪切速率流動(dòng)曲線如圖2所示。流動(dòng)曲線顯示，瀝青流動(dòng)曲線表現(xiàn)為偽塑性流體特性，其粘度隨剪切速率的增大而減小。在剪切速率非常小或非常大的極限情況下，偽塑性流體的粘度接近于常數(shù)。這兩個(gè)粘度不隨剪切速率而改變的區(qū)域稱為第一牛頓流區(qū)和第二牛頓流區(qū)。在第一牛頓流區(qū)，瀝青粘度趨于最大值，這個(gè)粘度稱為零剪切粘度n。；在第二牛頓流區(qū)，瀝青粘度趨于最小值，稱為無窮剪切速率粘度n①。本發(fā)明首次將第一牛頓區(qū)定量化，定義第一牛頓區(qū)為在對(duì)數(shù)坐標(biāo)系下，粘度lg(n。)o.soig(n。)對(duì)應(yīng)剪切速率范圍。上述12種瀝青零剪切粘度擬合結(jié)果見表i。表l零剪切粘度及第一牛頓區(qū)擬合結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>由擬合結(jié)果可知，不同粘度性質(zhì)瀝青的第一牛頓區(qū)域差別不大，第一牛頓共同區(qū)域范圍所對(duì)應(yīng)的剪切速率范圍為1.0X10—S—11.25s—、其次，本發(fā)明利用BISAR軟件計(jì)算瀝青路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部剪應(yīng)力，結(jié)合"四元、五參數(shù)"模型計(jì)算路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部剪切速率。計(jì)算過程為①采用BISAR軟件計(jì)算排水路面上面層不同深度和位置的剪應(yīng)力大小，計(jì)算結(jié)果為3.58X102Pa2.28X105Pa，路面結(jié)構(gòu)及荷載參數(shù)見圖3。②采用"四元、五參數(shù)"模型計(jì)算排水路面上面層剪切速率，得到剪切速率范圍為1.38X10—3s—14.64s—、"四元、五參數(shù)"蠕變模型見圖4，計(jì)算公式見式(2)、式(3)，計(jì)算參數(shù)與結(jié)果見表2。表2中加載時(shí)間由行車速度60km/h換算求得，模型參數(shù)由室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果獲?。凰鍪覂?nèi)試驗(yàn)結(jié)果參照文獻(xiàn)徐世法，朱照宏.按粘彈性理論預(yù)估瀝青路面車轍[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)，1990,18(3):299-304。5<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>式中T。-模型所受剪應(yīng)力；Y-模型的剪應(yīng)變響應(yīng)；Y'-模型的剪切速率響應(yīng)；nr串聯(lián)部分麥克斯韋模型彈性模量、黏性系數(shù)，^二AE2、n廠并聯(lián)部分開爾文模型彈性模量、黏性系數(shù)；A、B-麥克斯韋模型的粘壺性能參數(shù)；t_加載時(shí)間。表2排水性瀝青路面上面層剪切速率計(jì)算表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>從表2中可以看出，瀝青材料在排水性瀝青路面中所受剪切速率范圍為1.38X10—3s—14.64s—、這個(gè)范圍與采用本發(fā)明的方法所獲得的第一牛頓共同區(qū)域所對(duì)應(yīng)的剪切速率范圍(1.OX10—3s—11.25s—1)在數(shù)量級(jí)上完全一致。因此，認(rèn)為6(TC零剪切粘度可以較為真實(shí)地反映高粘度改性瀝青在路面結(jié)構(gòu)中的粘性特征。圖1是本發(fā)明試驗(yàn)方法穩(wěn)定流動(dòng)加載模式示意圖。圖2是本發(fā)明粘度-剪切速率流動(dòng)曲線示意圖；A為第一牛頓區(qū)，B為第二牛頓區(qū)，虛線1所對(duì)應(yīng)的粘度為零剪切粘度，虛線2所對(duì)應(yīng)的粘度為無窮剪切速率粘度。圖3是本發(fā)明進(jìn)行排水性瀝青路面結(jié)構(gòu)剪應(yīng)力計(jì)算的示意圖。圖4是本發(fā)明進(jìn)行排水性瀝青路面剪切速率計(jì)算的"四元、五參數(shù)"模型。具體實(shí)施例方式為了明確高粘度改性瀝青6(TC零剪切粘度測(cè)試方法，現(xiàn)結(jié)合一個(gè)典型的試驗(yàn)加以說明。(1)成型試件將瀝青加熱至流淌狀態(tài)，澆注至少3個(gè)圓形平行試件，直徑約25mm，高度lmm2mm，瀝青試件放置于室溫冷卻，冷卻時(shí)間不低于30分鐘。(2)安放試件選用直徑25mm圓形平板夾具，將瀝青試件安放于夾具之間，調(diào)節(jié)上下夾具間距為1050iim，修整試樣后將夾具間距調(diào)整為1000iim。(3)保溫將修整好瀝青試件與夾具浸入6(TC水浴中保溫，保溫試件不低于10分鐘。(4)進(jìn)行剪切速率掃描試驗(yàn)采用穩(wěn)定流動(dòng)加載模式，剪切速率掃描范圍為1.25X10—5s—11250s—、每個(gè)數(shù)量級(jí)測(cè)量粘度點(diǎn)個(gè)數(shù)10個(gè)，采集試驗(yàn)過程中的剪切速率與粘度。(5)零剪切粘度計(jì)算利用公式(1)計(jì)算零剪切粘度，將6(TC零剪切粘度作為高粘度改性瀝青路用粘度。KT^^f(1)式中n_實(shí)測(cè)粘度，Pas;n。_零剪切粘度，Pas;noo_無窮剪切速率粘度，Pas;K-剪切速率系數(shù)，s;n-Carreau模型速率指數(shù)，無量綱。8權(quán)利要求一種高粘度改性瀝青的路用粘度性能測(cè)定方法，其特征在于，包括以下步驟A、利用剪切速率掃描試驗(yàn)，獲得高粘度改性瀝青60℃下的粘度-剪切速率流動(dòng)曲線；B、對(duì)步驟A所得曲線進(jìn)行擬合，獲得60℃零剪切粘度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高粘度改性瀝青的路用粘度性能測(cè)定方法，其特征在于所述高粘度改性瀝青的6(TC零剪切粘度范圍為104Pas106Pas。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高粘度改性瀝青的路用粘度性能測(cè)定方法，其特征在于所述粘度-剪切速率流動(dòng)曲線由流動(dòng)狀態(tài)剪切速率掃描試驗(yàn)獲得。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高粘度改性瀝青路用粘度性能測(cè)定方法，其特征在于所述流動(dòng)狀態(tài)剪切速率掃描試驗(yàn)，采用動(dòng)態(tài)剪切流變儀進(jìn)行。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高粘度改性瀝青路用粘度性能測(cè)定方法，其特征在于所述流動(dòng)狀態(tài)剪切速率掃描試驗(yàn)，采用穩(wěn)定流動(dòng)加載模式，剪切速率掃描范圍為1.25X10—5s—11250s—、6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高粘度改性瀝青的路用粘度性能測(cè)定方法，其特征在于步驟B中，利用Carreau模型對(duì)步驟A所得曲線進(jìn)行擬合。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高粘度改性瀝青的粘度性能測(cè)定方法，其特征在于所述6(TC零剪切粘度對(duì)應(yīng)的剪切速率范圍為1.0X10—3s—11.25s—、8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一權(quán)利要求所述的高粘度改性瀝青的粘度性能測(cè)定方法在評(píng)價(jià)高粘度改性瀝青在路面結(jié)構(gòu)中的粘度性能中的應(yīng)用。全文摘要本發(fā)明涉及一種高粘度改性瀝青的路用粘度性能測(cè)定方法及其應(yīng)用，包括以下步驟A、利用剪切速率掃描試驗(yàn)，獲得高粘度改性瀝青60℃下的粘度-剪切速率流動(dòng)曲線；B、對(duì)步驟A所得曲線進(jìn)行擬合，獲得60℃零剪切粘度。該方法獲得的60℃零剪切粘度可用于評(píng)價(jià)高粘度改性瀝青在路面結(jié)構(gòu)中的粘度性能。本發(fā)明的依據(jù)為高粘度改性瀝青在剪切速率1.25×10-5s-1～1250s-1范圍內(nèi)表現(xiàn)為偽塑性流體特性，在第一牛頓區(qū)內(nèi)粘度趨于零剪切粘度，第一牛頓區(qū)域共同范圍與瀝青在路面結(jié)構(gòu)中所受剪切速率范圍在數(shù)量級(jí)上完全吻合，故60℃零剪切粘度可以有效的反映高粘度改性瀝青在路面結(jié)構(gòu)中的粘性特征。文檔編號(hào)G01N11/00GK101782494SQ20101012563公開日2010年7月21日申請(qǐng)日期2010年3月16日優(yōu)先權(quán)日2010年3月16日發(fā)明者孫艷娜,李立寒,耿韓申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)