[发明专利]一种道路石油沥青高温、低温使用性能快速检测方法

说明书

本发明公开了一种道路石油沥青高温、低温使用性能快速检测方法，属于道路工程领域。该方法的特点是：以动态剪切流变仪为检测设备，将时间扫描与频率扫描进行有机结合，通过一次性扫描试验获得沥青的高温、低温性能，包括以下步骤：一、针对道路石油沥青采用动态剪切流变仪进行动态剪切时间扫描、频率扫描，在特定温度范围内获取不同沥青频率扫描曲线；二、绘制温度—车辙因子变化曲线进行回归分析；进行沥青高温性能的评价；四、根据时间—温度等效原理进行不同温度扫描曲线平移，获得移位因子，然后根据WLF方程推导公式进行拟合，反算出道路石油沥青的玻璃化转变温度，进行低温路用性能快速测定。与现有设计方法相比，本发明方法具有快捷、高效、可信度高，适用性强等特点。

技术领域

本发明涉及道路工程领域，具体提供一种道路石油沥青高温、低温使用性能快速检测方法。

背景技术

道路石油沥青在沥青混合料中扮演着重要的角色，排除混合料级配的因素，沥青胶结料行为很大程度上决定着沥青混合料的路用性能。按照我国现行《公路工程沥青混合料路面施工技术规范》(JTG F40-2004)要求，沥青的性能指标主要包括高温、低温及抗老化指标等一系列指标，其中道路石油沥青沥青高温、低温性能是直接关系路面使用性能的最主要指标。沥青性能的表征方法众多，其中表征高温、低温性能指标分别为软化点、10℃延度指标。

目前众多研究者认为，常规沥青检测指标是经验型、条件性指标，该种指标在评价沥青性能时缺乏明确的物理意义；同时实践表明，该类型指标与沥青路面性能关联性小，不能有效表征沥青的路面使用性能。

常规沥青高温、低温性能的检测主要过程包括沥青试验样品的准备、试模的浇注、室温条件的冷却、试件刮样及指标测试等多个试验环节。试验过程需要沥青的样品量较大，试验耗时周期长；另外，由于不同试验操作人员水平的差别，对试验准确性存在不同程度的不良影响，因此有必要提高检测效率，提出与混合料性能更加关联性的指标进行表征。

玻璃化转变温度是指无定型聚合物由玻璃态向高弹态或者由后者向前者的转变温度，是无定型聚合物大分子链段自由运动的最低温度，通常用Tg表示。沥青及沥青混合料的低温性能主要体现在低温变形能力上，低温变形能力是分子链段运动的宏观体现，玻璃化转变温度作为分子链段能否运动的界限温度，因此沥青的玻璃化转变温度Tg能够表征沥青混合料低温性能的优劣。

目前沥青玻璃化转变温度Tg测定的方法有很多种，常采用热膨胀法、量热法和动态力学温度谱法等进行测试。然而玻璃化转变温度描述了一种热力学上的非平衡态，是一个动力学转变温度，往往随测试方法和条件而改变。由于基质沥青是一种热流变简单物质，在温度效应和时间效应上对于粘弹性行为具有等效原理及数量关系。并且其数量关系及处理方式不仅有理论依据而且有试验的可靠性。沥青在时间和温度上的等效数量关系可以通过一定的换算法则进行量化，描述时间—温度换算的法则有很多种，常用的换算法有WLF公式、Arrhenius公式等方式，其中WLF公式适用于沥青材料。此公式是描述关于沥青粘弹性时间温度等效换算的公式，关于时间—温度换算法则的WLF公式为：

在方程(1)中：c₁、c₂为材料参数，此公式适用的温度范围为Tg～Tg+100℃。假设T₁、T₂温度相对于基准温度玻璃化转变温度T_g移位因子分别为lgαT₁、lgαT₂，那么T₁相对于基准温度T₂的移位因子为lgα_T(X-shift)＝lgαT₂-lgαT₁，通过公式的推导计算可以得到如下方程:

目前国内部分学者，利用WLF方程及类似(2)的推导公式对沥青的玻璃化转变温度进行了计算，主要存以下问题：