[发明专利]一种确定泡沫沥青实际最大膨胀率的方法

说明书

技术领域

本发明属于道路工程领域，尤其涉及泡沫沥青实际最大膨胀率的确定方法。

背景技术

沥青的发泡特性是影响泡沫沥青混合料性能和冷再生工程应用成败的关键因素之一。

目前，沥青的发泡特性评价主要采用膨胀率(ER_m)和半衰期(τ_1/2)指标。膨胀率是指在沥青发泡状态下测量的最大体积与未发泡状态下的体积之比，实际上是沥青黏度的一种衡量方式，膨胀率越大说明沥青的黏度越小，与混合料接触的面积越大，越容易拌和。而半衰期则描述了泡沫沥青的稳定性，半衰期越长，说明泡沫沥青越不容易衰减，与集料拌和的时间越长。

1999年，南非Stellenbosch大学的Jenkins教授在研究沥青发泡过程时指出，在测量体积之前喷射沥青的过程中，泡沫沥青就已经衰落了，这样导致测量的最大膨胀率ER_m不等于实际膨胀率ER_a。沥青发泡持续过程越长，泡沫沥青半衰期越短，ER_m与ER_a的差异越大，采用ER_m将显著影响沥青最佳发泡参数的确定。

Jenkins给出ER_a的算例如图1所示，发泡试验喷射时间t_s为5s，将发泡过程的时间10等分，然后依次进行迭代。即t＝0s时，体积V₀＝0；t＝0.5s时，体积V_0.5＝V₁₁；t＝1s时，由V₁₁计算得V₂₁，体积V₁＝V₂₂+V₂₁；依次迭代最后得V₅＝V_max，即发泡试验泡沫沥青喷射结束时刻所测得的泡沫沥青体积。

Jenkins的方法虽然可以求出ER_a，但是计算过程比较复杂。为此，Jenkins给出了部分发泡条件下的ER_m和ER_a的值(表1)，定义了c＝ER_m/ER_a，以及部分发泡条件下的ER_a和ER_m关系的诺模图(图2)。

但是Jenkins的方法只能针对特定条件下的ER_m、τ_1/2和t_s求ER_a，存在较大的局限性。当ER_m、τ_1/2和t_s数值不在表1中，只能通过查图1的方法求ER_a，存在一定的误差。当τ_1/2数值不是图2横坐标标注数值时，误差有增大的趋势。当t_s数值不为图2给定的1、2、5或10s时，该方法更是无法求得ER_a。

表1ER_m与ER_a的关系

综上，现有技术中用直接测得的膨胀率ER_m作为ER_a，结果非常不准确；而Jenkins的ER_a计算复杂，效率底下，同时还存在着结果不精确，适用范围有限的缺陷。

此外，试验室测试沥青发泡特性主要通过变化发泡参数(发泡温度、用水量)研究膨胀率和半衰期的变化规律，以期找到最佳的发泡效果。通常情况下，膨胀率和半衰期是一对相互矛盾的评价指标，单独选取较大的膨胀率或者较长的半衰期，都不能达到满意的效果。为了得到两者均适合工程应用的数值，需要寻找两者的平衡点，即膨胀率和半衰期均处于工程应用的允许范围。然而，满足工程应用要求的发泡参数往往不是唯一的，由于没有明确的数值评价标准，在某些情况下难以判断最佳发泡参数。