[发明专利]一种沥青材料表面能的测试方法

说明书

技术领域

 本发明属于道路工程领域，具体涉及一种沥青材料表面能的测试方法。

背景技术

随着沥青路面的普及，许多工程实例证明了沥青路面的水损坏会严重降低路面使用性能。目前的评价方法与指标均是从宏观层面来判断沥青混合料的水稳定性好坏，而很少从水的作用机理、影响因素及水稳定性改善措施与机理对沥青混合料水损坏过程进行研究。针对此问题，国外学者通过不断探索，发现采用表面能理论及测试方法来研究沥青混合料的水稳定性具有很好的效果。目前，国内对沥青路面水损坏问题的研究主要集中于沥青与集料粘附性和混合料水稳定性宏观测试方法与指标的探索，在微观方面对沥青混合料的水稳定性进行分析还缺少相应的测试方法与评价指标。而基于表面能理论及其测试方法，运用粘附剥落模型和评价指标，则可以从细观角度探究沥青混合料粘附剥落特性，从而分析沥青混合料水稳定性能，可以为沥青混合料水损坏问题的研究提供基础依据。

发明内容

本发明的目的在于提供一种沥青材料表面能的测试方法，该测试方法具有测试操作简单，测试结果精确可信，评价指标力学意义明确等特点。

本发明提出的沥青材料表面能的测试方法，具体步骤如下：

（1）、准备测试所用的玻璃片，放入事先准备好的酒精溶液中浸泡20~28小时后取出；

（2）、将步骤（1）所得的玻璃片用清水冲洗后再放入蒸馏水中浸泡20~28小时；

（3）、取出步骤（2）所得的玻璃片，用纱布或擦镜纸将玻璃片上的水擦拭干净，悬挂于挂钩上，备用；

（4）、玻璃片准备完毕后，进行沥青玻璃片样品制作；先将待测沥青试样加热至融化状态，把步骤（3）所得的玻璃片浸入到沥青样品中1~3s，浸入深度为10~15mm；

（5）、取出步骤（4）所得的玻璃片，悬挂于挂钩上冷却至25℃后，再放入120℃烘箱中保温处置2h，前1h正挂使得所蘸多余沥青滴落，后1h倒置使得沥青在玻璃片上形成均匀薄层沥青膜；

（6）、取出步骤（5）所得样品放置在干燥室中冷却，在25℃条件下养生2d，以备后续测试使用，为准备完毕后沥青玻璃吊片状样品；

（7）、待测试沥青玻璃吊片状样品准备完毕后，进行测试溶液选择与校验；测试所用仪器为表面张力仪；选取蒸馏水、乙二醇和甲酰胺溶液作为已知表面能测试液体，测试前需对所述三种液体表面能进行校验，校验合格后才能进行后续测试；校验时用白金板代替待测试沥青玻璃吊片状样品；

（8）、打开测试软件，调节样品台开始进行测试，控制测试温度为25±1℃，测试时间为20~60s；测试中每种液体测试需用3个平行试样，共计9个；待所有液体测试完后，记录测试数据，根据Wilhelmy吊片法的测试原理即可求得液体与沥青的接触角。

本发明中，步骤(1)所述玻璃片尺寸为长50mm，宽24mm，厚0.15mm。

本发明中，步骤(7)所述表面张力仪为美国科诺有限公司研发的A201型全自动表面张力仪。

本发明中，步骤（8）中所述Wilhelmy吊片法测试原平衡方程如下式（1）：

                                                                                                  （1）

式中：为液体表面张力，F表示平衡力，θ为液体与沥青玻璃片样品的接触角，L为沥青玻璃片样品的横截面周长，s为样品横截面面积，h为样品浸入的深度，ρ为液体的密度，g为重力加速度；

式中F由重力传感器测得，ρ、s、h由仪器自身感应器测得，并传输到测试软件CPU中，通过一系列计算后，在计算机软件上显示出的值为γcosθ；使用白金板进行测试时，液体完全润湿白金板，cosθ默认值为1，计算机软件读数即为液体的表面能值γ。当用沥青玻璃片样品代替白金板进行测试，计算机显示值为γcosθ₁，用γcosθ₁除以γcosθ即可求得液体与沥青的接触角θ₁。

本发明所采用的测试方法前期准备过程简单，测试条件容易控制，测试用时较短，数据处理较为简单，测试的变异系数低，数据再现性较好。本发明为准确获取沥青材料的表面能参数奠定了试验基础。

附图说明

图1为测试用沥青玻璃吊片状样品。

    图2 Wilhelmy吊片法沥青表面能测试原理图。

    图3 三种液体和沥青的接触角与测试时间关系图。