泡沫沥青温拌混合料膨胀率半衰期发泡能力指数表面积指数集料裹附性制备及成型试验方法.docx

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泡沫沥青温拌混合料膨胀率半衰期发泡能力指数表面积指数集料裹附性制备及成型试验方法

附录A膨胀率、半衰期试验方法

A.1目的与适用范围

A.1.1本方法适用于使用室内沥青发泡试验机测试泡沫沥青的膨胀率、半衰期，以确定泡沫沥青的最佳发泡温度和最佳发泡用水量。

A.2仪器与材料

A.2.1试验仪器和工具包括：

沥青发泡试验机、专用钢制标准量桶（直径275mm，容积为20L）、标尺、秒表（精度不低于0.1s）、烘箱（装有温度调节器）、温度计（量程0～300℃，分度值1℃）、滤网（孔径0.6mm）。

A.2.2材料：

沥青（每次试验需500g）、水。

A.3方法与步骤

A.3.1根据经验、工程条件以及沥青结合料类型，参照本规程第4.2.2条推荐的最佳发泡条件，初步选定3个发泡温度和3个发泡用水量。

A.3.2计算500g沥青未发泡时，装入标准量桶中的高度h1。

A.3.3将沥青加热至试验温度。

A.3.4将沥青发泡试验机中的沥青罐提前预热10分钟，并将滤网铺放在沥青罐罐口，然后将加热至略高于试验温度的沥青放入沥青罐中，开启保温键，待沥青温度恒定在试验温度。

A.3.5标定沥青喷射流量，设置计时器，使每次沥青喷射量为500g。

A.3.6设定水流量计，使水流量达到要求的用水量。

A.3.7将标尺固定在标准量桶边缘，尺底端与桶底垂直接触。

A.3.8将沥青在试验规定的发泡温度下进行发泡，泡沫沥青经由发泡仓的喷口，喷入到加热至75℃的标准量桶中。

喷射结束后迅速按下秒表。

A.3.9测量标准量桶内泡沫沥青的最大高度h2，同时记录泡沫沥青衰减到最大高度一半时的时间τ1/2，精确到0.1s。

A.4计算

A.4.1泡沫沥青的膨胀率按式A.4.1计算。

（A.4.1）

A.4.2泡沫沥青的半衰期为记录的泡沫沥青衰减到最大高度一半时的时间τ1/2。

A.4.3每个工况平行试验3次，取平均值作为试验结果。

A.4.4绘制膨胀率、半衰期随用水量的变化曲线图。

按泡沫沥青膨胀率和半衰期的技术要求，综合确定最佳发泡温度和最佳发泡用水量。

在满足泡沫沥青技术要求的情况下，选取膨胀率和半衰期都较大时的发泡温度和发泡用水量，并且发泡用水量越小越好。

A.4.5试验用水量范围内的膨胀率、半衰期不能达到本规程表4.2.3要求的，应改变试验温度重新试验；仍不能满足要求的，应调整沥青品种、标号或者采用其他技术措施后重新试验，直至满足要求。

A.4.6本试验记录格式如表A.4.6。

表A.4.6膨胀率、半衰期试验记录

沥青试样来源及类型试验日期

沥青发泡温度发泡用水量

试验者计算者校核者

试验次数

1

2

3

沥青未发泡桶内高度h1

（1）

沥青发泡最大

高度h2

（2）

半衰期τ1/2

（3）

平均值

膨胀率（倍）

（4）

平均值

A.5报告

A.5.1沥青试样来源及类型。

A.5.2沥青最佳发泡温度和发泡用水量。

A.5.3沥青最佳发泡温度和发泡用水量条件下的膨胀率和半衰期。

条文说明

以下是70号基质沥青发泡试验示例：

采用WLB10S沥青发泡试验机进行70号基质沥青发泡试验，得到不同发泡温度、发泡用水量条件下泡沫沥青的膨胀率和半衰期，见表A-1。

表A-170号基质沥青发泡试验结果

发泡温度（℃）

发泡用水量（%）

膨胀率（倍）

半衰期（s）

140

0.75

4.7

65.2

1.0

5.2

41.0

1.5

6.8

31.6

2.0

8.4

30.7

2.5

9.5

22.4

150

0.75

5.0

54.4

1.0

10.9

35.6

1.5

12.2

26.0

2.0

13.4

23.2

2.5

15.0

13.9

160

0.75

5.6

35.2

1.0

11.3

28.2

1.5

12.8

22.4

2.0

14.1

14.9

2.5

18.0

12.6

图A-1不同发泡温度下膨胀率与半衰期的变化规律

绘制了不同发泡温度下膨胀率与半衰期的变化规律图，见图A-1。

在150℃的发泡温度下泡沫沥青的膨胀率和半衰期指标相对较均衡，在满足技术指标（膨胀率≥6倍，半衰期≥10s）要求的情况下，选择较小的发泡用水量，确定该沥青的最佳发泡条件为发泡温度150℃、发泡用水量1%。

附录B发泡能力指数、表面积指数试验方法

B.1目的与适用范围

B.1.1本方法适用于使用室内沥青发泡试验机确定泡沫沥青的发泡能力指数和表面积指数。

B.2仪器与材料

B.2.1试验仪器和工具包括：

沥青发泡试验机、专用钢制标准量桶（直径275mm，容积为20L）、标尺、秒表（精度不低于0.1s）、数码相机（具有连拍功能，每秒2～3张）、定时快门线、烘箱（装有温度调节器）、温度计（量程0～300℃，分度值1℃）、滤网（孔径0.6mm）。

B.2.2材料：

沥青（每次试验需500g）、水。

B.3方法与步骤

B.3.1将沥青发泡试验机通水，按照要求的发泡用水量设定水流量。

B.3.2将沥青发泡试验机中的沥青罐提前预热10分钟，并将滤网铺放在沥青罐罐口，然后将加热至略高于试验温度的沥青放入沥青罐中，开启保温键，待沥青温度恒定在试验温度。

B.3.3将标准量桶放置在沥青发泡试验机喷射口下方，并将数码相机固定在距离标准量桶上方口约20cm~30cm位置处，调整数码相机焦距，连接定时快门线，使其能够清晰拍摄出标准量桶内不同时刻泡沫沥青的变化图像。

B.3.4将标尺固定在标准量桶边缘，尺底端与桶底垂直接触。

B.3.5沥青在试验规定的发泡温度下进行发泡，泡沫沥青经由发泡仓的喷口喷入量桶内。

用标尺及秒表量测并记录不同时刻泡沫沥青的高度以及所对应的时间，同时按下快门线，使数码相机连续拍摄标准量桶内不同时刻泡沫沥青的变化图像，直至泡沫消失。

其中初始时间为开始喷射泡沫沥青的时刻，终止时间为泡沫完全消散的时刻（即两次测量的时间间隔内，标尺刻度读数不再发生变化时，即可认为泡沫完全消散）。

B.4计算

B.4.1根据不同时刻泡沫沥青的高度，计算泡沫沥青膨胀率，并在坐标图中画出膨胀率与时间关系的散点图，纵坐标为膨胀率，横坐标为时间。

B.4.2根据膨胀率—时间的散点图，利用数学分析软件Origin拟合泡沫沥青膨胀率随时间的衰落曲线，衰落曲线上最小膨胀率以上区域面积即为发泡能力指数FI。

以一种非改性沥青发泡后生成的泡沫沥青的衰落曲线为例（图B.3.7），图中曲线上最小膨胀率ERmin=4以上区域面积即为该种沥青的发泡能力指数FI。

FI的计算公式见式（B.4.2-1）和式（B.4.2-2）。

图B.3.7一种非改性沥青膨胀率-时间拟合曲线

（B.4.2-1）

式中：

ERm

——

测量的最大膨胀率；

——

半衰期，s；

ts

——

泡沫沥青的喷射时间，s；

c

——

ERa与ERm的关系系数，ERa为实际的最大膨胀率。

（B.4.2-2）

式中：

ER（t）

——

泡沫沥青喷出后最大膨胀率；

t

——

所有泡沫沥青喷出后到测量时的时间。

条文说明

本条所举实例为一种非改性沥青发泡后泡沫沥青膨胀率随时间的衰落曲线，ERmin=4是针对非改性沥青提出的最小膨胀率参数，改性沥青的最小膨胀率参数还应经过试验来确定。

对于普通沥青来说，选择4倍膨胀率作为最小膨胀率的原因为：

膨胀率实际上是沥青黏度一种衡量方式，膨胀率越大，沥青的黏度越小，也越容易和集料拌和。

壳牌沥青手册中指出沥青的黏度在0.2Pa·s～0.55Pa·s时，可以满足与集料拌和的条件。

Jenkins教授通过研究，得出了不同沥青发泡后膨胀率与黏度的变化关系，进而得出泡沫沥青能够进行有效拌和的最小发泡倍数为4，因此将其作为最小膨胀率，用来计算泡沫沥青衰落曲线下一定区域的面积，即发泡能力指数。

曲线最高点ERa（实际的最大膨胀率）并不等于ERm（测量的最大膨胀率）是因为：

室内发泡试验中，泡沫沥青在喷射时会持续几秒时间，而在这段喷射过程内，泡沫其实就已经在衰减。

这样就导致了在测量沥青发泡的最大膨胀率ERa之前，由于泡沫已衰减，使得测量的最大膨胀率ERm要小于实际的最大膨胀率ERa。

B.4.3对数码相机在不同时刻下拍摄的泡沫表面照片，用图像分析软件Image-Pro-Plus求得泡沫的平均直径，根据不同时刻的泡沫沥青高度变化，求得泡沫的表面积与未发泡沥青的表面积，计算表面积指数。

（B.4.3-1）

（B.4.3-2）

（B.4.3-3）

（B.4.3-4）

（B.4.3-5）

式中：

SAI

——

表面积指数；

d

——

容器的直径，cm；

hf

——

泡沫沥青在泡沫消失后的最终高度，cm；

BSA

——

发泡过程中所有泡沫总表面积，cm2；

——

t时刻泡沫消散的总表面积，cm2；

——

t时刻泡沫消散的总体积，cm3；

——

t时刻泡沫消散的平均直径，cm；

——

泡沫的数量；

——

单个气泡的表面积，cm2；

——

t时刻泡沫消散的总体积，cm3；

——

单个气泡的体积，cm3。

B.4.4每个工况平行试验3次，取平均值作为试验结果。

B.4.5本试验记录格式如表B.4.5。

表B.4.5发泡能力指数、表面积指数试验记录

沥青试样来源及类型试验日期

沥青发泡温度发泡用水量

试验者计算者校核者

发泡过程记录

试验次数

1

2

3

高度h

时刻t

高度h

时刻t

高度h

时刻t

泡沫沥青喷射时间（s）

标准桶直径（cm）

泡沫沥青在泡沫消失后

的最终高度（cm）

最大膨胀率（倍）

膨胀率（倍）

半衰期τ1/2（s）

泡沫平均直径（cm）

泡沫消散的体积（cm3）

泡沫总表面积（cm2）

沥青总表面积（cm2）

发泡能力指数FI

平均值

表面积指数SAI

平均值

B.5报告

B.5.1沥青试样来源及类型。

B.5.2沥青发泡温度和发泡用水量。

B.5.3泡沫沥青的发泡能力指数和表面积指数。

条文说明

建议在进行沥青发泡试验时，仍以膨胀率和半衰期作为选择沥青最佳发泡条件的指标，而以发泡能力指数、表面积指数作为检验指标，以检验在此发泡条件下泡沫沥青的使用效果。

附录C集料裹附性试验方法

C.1目的与适用范围

C.1.1本方法适用于室内检测粗集料的吸水率以及松散沥青混合料中的粗集料吸水率，计算两者的相对差值，得到集料的裹附性指数，以此评价集料被沥青裹附的程度。

C.2仪器与材料

C.2.1试验仪器和工具包括：

沥青发泡试验机、烘箱（装有温度调节器）、沥青混合料拌和机、天平或电子称（量程0～15kg，感量不大于0.1g）、9.5mm标准筛、毛巾（纯棉制、洁净）。

C.2.2材料：

沥青、水、粗集料。

C.3方法与步骤

C.3.1进行沥青混合料配合比设计，确定矿料级配、最佳油石比和成型温度。

C.3.2将粗集料进行筛分，选取大于9.5mm粒径的粗集料，并将其分为两组，每组各4000g。

C.3.3将一组粗集料放入烘箱中加热，在