[发明专利]一种基于表面能理论的沥青混合料拌和温度确定方法

权利要求书

1.一种基于表面能理论的沥青混合料拌和温度确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S100、通过调整后的接触角法获取热熔态沥青表面能参数测试结果；

步骤S200、根据总粘附功计算公式，并结合热熔态沥青表面能参数测试结果，得到不同拌和温度下沥青混合料中热熔态沥青与不同集料界面的总粘附功，拌和温度范围为125℃-185℃；

步骤S300、确定沥青与集料界面总粘附功的峰值所在温度范围；

步骤S400、计算步骤S300确定的温度范围的中值，进而确定沥青混合料的最适宜拌合温度；

步骤S100中获取热熔态沥青表面能参数测试方法包括以下步骤：

步骤S110，获取待测热熔态沥青与3种已知集料之间的接触角；

步骤S120，求解下列线性方程组，获得热熔态沥青的表面能参数：

其中，γ_s、γ_l分别表示固体、液体的表面能，单位mJ·m^-2；γ_sl表示固液界面能，单位mJ·m^-2；s表示已知集料；a表示待测热熔态沥青；θ表示待测热熔态沥青与已知集料之间的接触角；1、2、3分别代表三种已知集料；

步骤S110中获得待测热熔态沥青与已知集料之间的接触角的具体实验步骤包括：

步骤S111、挑选形状规则的已知表面能参数的粗集料送至石料切割厂，采用水锯的方法对石块进行双面切割，得到表面平整的小石块，控制小石块的厚度值；

步骤S112、将切割后的小石块用清水冲洗后晾干，然后用水砂纸对小石块进行磨光处理，以获得平整光滑的表面；

步骤S113、用蒸馏水浸泡石块5h，随后反复冲洗小石片2-3次，以去除其表面以及微孔隙中的污渍；然后放入175℃的烘箱中烘干5h后取出，并置于干燥的环境下冷却至常温，得到干燥、洁净、表面平整的小石片试样；

步骤S114、将待测沥青加热至热熔态，用注射器吸取8ml的待测沥青，并用抹布将注射吸嘴以及管壁上的沥青擦拭干净；然后在干净、温度控制准确的烘箱中，按照试验所需的温度将沥青试样与已知集料保温2h；

步骤S115、打开接触角仪及其配套的软件系统，调整滴液器针管至合适的位置，使之滴出的液体在高倍相机视野的中央；通过旋转滴液器上部的旋钮，滴出一滴液体在载物台上，随后调节光源亮度、载物台位置以及高倍相机的焦距，使得采集的液体轮廓图像清晰度达到最高；最后，用洁净、干燥的抹布将载物台上的液滴擦拭干净，并将载物台下调；

步骤S116、将待测沥青试样从烘箱中拿出，迅速放置于接触角仪的滴液器处，同时将集料小石片置于载物台上，缓慢推动注射器的活塞柄，将待测沥青滴至集料表面，若液滴轮廓图在高倍相机视野的中央且图形清晰、液滴轮廓明显，则迅速采集图像，否则试验作废，重新开始；

步骤S117、借助配套的软件系统进行固液接触角分析，获取接触角值，取液滴轮廓图的左、右接触角的均值作为每次的试验结果，每种集料进行3次平行试验，取平均值作为最终结果；

步骤S111中的小石块的厚度值控制在2mm至4mm之间；

步骤S112中的水砂纸的目数为240；

步骤S114中的注射器为耐高温玻璃制品；

步骤S115中将载物台下调的间距为小石块的厚度值；

步骤S116的整个试验过程不超过10s，否则试验作废，重新开始；

3种已知集料分别为石灰石、玄武岩以及花岗岩，获得待测热熔态沥青与已知集料之间的接触角的具体实验中的温度梯度为20℃；

根据液体的表面能γ_l与固液接触角θ的余弦的乘积γ_lcosθ和γ_l的线性关系检验测试结果的有效性，即验证不同温度下热熔态沥青的表面能γ_l与特定集料表面接触角余弦的乘积γ_lcosθ与γ_l的线性相关关系R²；不同温度下热熔态沥青的表面能γ_l与特定集料表面接触角余弦的乘积γ_lcosθ与γ_l的线性相关关系R²均在0.9以上，说明γ_lcosθ与γ_l的线性相关关系良好；

步骤S200中总粘附功的计算公式如下：

ΔG＝SSA·w_as，

式中，ΔG为总的粘附功，mJ·Kg^-1；SSA表示固体颗粒材料的比表面积；Was表示粘附功，mJ·m^-2。