本發(fā)明方法主要應(yīng)用于道路工程科研、設(shè)計(jì)及施工領(lǐng)域，特別涉及用于評(píng)價(jià)各種路用纖維在瀝青混凝土生產(chǎn)、施工工況條件下的耐熱性。
背景技術(shù)：
：將纖維(聚合物類、木質(zhì)素類、礦物類等)摻加到瀝青混凝土中，可有效提高瀝青混凝土的抗高溫變形能力、低溫開裂能力和疲勞韌性，是近年來道路工程中常用的改性材料之一。纖維尤其是聚合物類纖維往往通過橋連作用，提高瀝青混凝土在拉伸作用下的抗拉能力，另一方面，通過吸附一定質(zhì)量的瀝青，形成更為穩(wěn)定的復(fù)合瀝青結(jié)構(gòu)，起到穩(wěn)定混合料的作用，以抵抗高溫環(huán)境下的荷載變形。由于瀝青混凝土，尤其是改性瀝青混凝土，生產(chǎn)溫度往往高達(dá)170-200℃，而且瀝青混凝土從由拌合機(jī)生產(chǎn)，到運(yùn)輸至鋪筑現(xiàn)場(chǎng)，經(jīng)過高溫?cái)備?、碾壓等工序，完成其成型具備開放交通條件，其間一般要持續(xù)3-4個(gè)小時(shí)，其中溫度保持在170度以上，一般至少2-3個(gè)小時(shí)。因此，纖維在瀝青混凝土生產(chǎn)工況下能否仍保持原有的形狀、重量以及強(qiáng)度，而不融化將是一個(gè)重要因素?，F(xiàn)行《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》jtgf40-2004中，僅就木質(zhì)素類和礦物類纖維進(jìn)行了規(guī)定，而對(duì)于聚合物類纖維未做規(guī)定；而中華人民共和國(guó)交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《瀝青路面用聚合物纖維》(jt/t534-2004)技術(shù)指標(biāo)中雖然規(guī)定了聚合物纖維和聚合物長(zhǎng)纖維的耐熱性要求及相應(yīng)試驗(yàn)方法，但評(píng)價(jià)指標(biāo)為“體積無變化”，試驗(yàn)方法為將纖維放入一定溫度的烘箱中，2h后觀察獲得主觀評(píng)價(jià)。上述的兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法，無法滿足市場(chǎng)應(yīng)用中對(duì)聚合物纖維的質(zhì)量評(píng)價(jià)?！稙r青路面用木質(zhì)素纖維》(jt/t533-2004)技術(shù)指標(biāo)中規(guī)定了木質(zhì)素纖維的耐熱性要求及相應(yīng)試驗(yàn)方法，試驗(yàn)方法也僅是將纖維放置于一定溫度烘箱中，2h后觀察其外觀狀態(tài)變化，測(cè)量質(zhì)量熱損失率，試驗(yàn)條件與瀝青混合料的實(shí)際工況存在加大差異?？偟膩碚f，對(duì)于路用纖維的質(zhì)量評(píng)價(jià)，缺少可以客觀、量化評(píng)價(jià)的方法和指標(biāo)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明提供一種評(píng)價(jià)各種路用纖維在熱拌瀝青混凝土生產(chǎn)、施工工況條件下的耐熱性的試驗(yàn)方法。本方法不適用于聚丙烯腈pan纖維的評(píng)價(jià)。發(fā)明思路：聚合物纖維、木質(zhì)素纖維等不溶于三氯乙烯溶劑，且在高溫550℃以上條件下，將被熱熔成灰粉末，通過抽風(fēng)裝置可從集料混合料中吸出。利用這些特點(diǎn)，將含有纖維的瀝青混合料，經(jīng)三氯乙烯反復(fù)過濾，可濾除纖維及集料上裹(吸)附的瀝青，再經(jīng)高速離心抽提分離礦粉，經(jīng)上述步驟后，纖維瀝青混合料剩余集料和纖維兩部分材料，進(jìn)一步利用纖維在高溫條件下將熱熔成粉末的特點(diǎn)，經(jīng)高溫燃燒，通過重量減少值可計(jì)算獲得纖維質(zhì)量，由此，通過纖維在瀝青混合料拌合、高溫生產(chǎn)過程后，質(zhì)量的變化，評(píng)價(jià)纖維在瀝青混合料中的熱穩(wěn)定性。即如果纖維在瀝青混合料拌合、生產(chǎn)過程中保持穩(wěn)定，則經(jīng)上述步驟后，其質(zhì)量應(yīng)基本保持穩(wěn)定；相反，如果纖維在瀝青混合料生產(chǎn)環(huán)節(jié)中已熱解，則瀝青混合料過濾及高速離心抽提過程中，纖維應(yīng)隨礦粉抽提出來，最終剩余的纖維質(zhì)量將大幅減小。一種路用纖維耐熱性試驗(yàn)評(píng)價(jià)方法，所述路用纖維為除高溫碳化纖維以外的纖維，包括如下步驟：(1)按照設(shè)計(jì)重量比的集料、礦粉、瀝青和纖維，稱取纖維瀝青混合料樣品，熱拌合均勻，記錄樣品中的纖維質(zhì)量m0；(2)按照步驟1同樣的質(zhì)量比例，在不添加纖維的條件下，稱取不含纖維的比照瀝青混合料樣品，熱拌均勻，作為確定集料熱損失標(biāo)定量使用；(3)將步驟(1)中纖維瀝青混合料樣品和步驟(2)中無纖維的比照瀝青混合料樣品分別盛入潔凈的平盤，放置于室內(nèi)冷卻至室溫備用；(4)將纖維瀝青混合料和無纖維的比照瀝青混合料分別放入瀝青抽提儀進(jìn)行抽提，洗凈瀝青，高速離心剪切甩出礦粉，將纖維瀝青混合料分離為集料、礦粉和纖維，經(jīng)100－120度烘箱烘干穩(wěn)定后，稱取纖維瀝青混合料樣品組的集料+纖維質(zhì)量m1和礦粉質(zhì)量m2；將無纖維的比照瀝青混合料樣品分離為集料和礦粉，經(jīng)100－120℃烘箱烘干穩(wěn)定后，稱取集料質(zhì)量m3和礦粉質(zhì)量m4；(5)將瀝青燃燒爐預(yù)熱至550℃以上，將步驟(4)中的集料部分放入燃燒爐中，經(jīng)高溫燃燒和鼓風(fēng)抽提，冷卻后，稱取燒料后的纖維瀝青混合料一組中集料混合物的質(zhì)量m1’和無纖維比照瀝青混合料一組集料混合物的質(zhì)量m3’；(6)通過無纖維的比照瀝青混合料樣品計(jì)算集料的熱損失標(biāo)定量△m＝m3－m3’；(7)計(jì)算纖維混合料中纖維剩余量m0’＝m1－m1’－△m；(8)纖維耐熱性評(píng)定：纖維熱損率d＝(m0-m0’)×100％/m0；如果d越大，表明該路用纖維耐熱性越差。所述熱拌合溫度為170-180℃。所述步驟(3)中混合料樣品在冷至室溫前于溫度為175℃的烘箱中保溫3h。所述步驟(3)中瀝青混合料平鋪在清潔的平盤。所述抽提前將纖維瀝青混合料和無纖維的比照瀝青混合料掰開分散成較小的顆粒。所述抽提采用自動(dòng)瀝青抽提儀過濾及高速離心抽提，抽提溶劑為三氯乙烯。所述洗凈瀝青以過濾回流的三氯乙烯變成透明的淺棕色液體為止。所述纖維瀝青混合料和無纖維的比照瀝青混合料至少有三個(gè)平行試驗(yàn)，計(jì)算時(shí)取其平均值。具體的試驗(yàn)方法及步驟如下：1)在規(guī)定溫度下(一般為170-180℃),按照同樣的方法和比例，制備3份纖維瀝青混合料，記錄纖維質(zhì)量m0，以及3份無纖維的比照瀝青混合料，放入10l或20l瀝青混合料拌合鍋內(nèi)拌合均勻；2)將拌合好的3份纖維瀝青混合料和3份無纖維比照瀝青混合料，取出分別平鋪在清潔的平盤中，將平盤放入溫度為175℃的烘箱中，控溫3h。3)將全部6份樣品，置于室溫冷卻至常溫后，將混合料掰開分散成較小的顆粒。4)將6份樣品分別放入瀝青抽提儀進(jìn)行瀝青抽提。對(duì)于纖維瀝青混合料一組樣品，經(jīng)自動(dòng)抽提儀過濾及高速離心抽提后，可分離瀝青、礦粉填料、集料以及纖維。觀察并記錄纖維在混合料中的狀態(tài)。稱取纖維瀝青混合料樣品一組的集料+纖維質(zhì)量m1和礦粉質(zhì)量m2；對(duì)于比照瀝青混合料一組樣品，經(jīng)自動(dòng)抽提儀過濾及高速離心抽提后，可分離瀝青、礦粉填料和集料，稱取的集料質(zhì)量m3和礦粉質(zhì)量m4。5)將瀝青燃燒爐預(yù)熱至550℃以上，分別將6份經(jīng)瀝青抽提后的混合料放入燃燒爐中，進(jìn)行燃燒，對(duì)于纖維瀝青混合料一組樣品目的是通過高溫燃燒和鼓風(fēng)抽提，除去混合料中的纖維，對(duì)于無纖維比照瀝青混合料一組樣品目的是通過高溫燃燒和鼓風(fēng)抽提，獲得集料經(jīng)高溫分解的熱損失量；冷卻后，稱取燒料后的纖維瀝青混合料一組中集料混合物的質(zhì)量m1’和無纖維比照瀝青混合料一組集料混合物的質(zhì)量m3’6)待經(jīng)燃燒后的混合料冷卻后，稱取計(jì)算經(jīng)瀝青混合料熱拌及3小時(shí)保溫后的纖維剩余量m0’＝m1－m1’。7)標(biāo)定集料熱損失量。由于瀝青混合料的集料中存在一定的活性成分，在高溫燃燒爐加熱過程中，這也將導(dǎo)致混合料質(zhì)量的減少，因此，在纖維與混合料經(jīng)燃燒爐加熱后，應(yīng)將這一部分質(zhì)量減少?gòu)睦w維質(zhì)量中扣除。因此，試驗(yàn)中同時(shí)配置一組比照瀝青混合料，相同集料質(zhì)量、瀝青質(zhì)量的無纖維瀝青混合料，經(jīng)同樣的過濾、高速離心抽提及燃燒爐高溫，檢測(cè)燒失量標(biāo)定值m3-m3’。8)按照步驟(5)和(6)計(jì)算纖維瀝青混合料經(jīng)拌合和高溫保存后，纖維剩余量m0’＝m1－m1’－△m；9)將步驟(6)計(jì)算所得的纖維剩余量m0’，可計(jì)算獲得纖維熱損率d＝(m0-m0’)/m0×100％，根據(jù)其值的大小評(píng)價(jià)纖維的熱穩(wěn)定性。本試驗(yàn)方法基于這一原理，評(píng)價(jià)纖維在瀝青混合料生產(chǎn)溫度條件下的熱穩(wěn)定性。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的試驗(yàn)方法具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果：1)本發(fā)明的試驗(yàn)方法與現(xiàn)有纖維耐熱性試驗(yàn)方法相比，可完全模擬真實(shí)的瀝青混合料生產(chǎn)工況，評(píng)價(jià)經(jīng)實(shí)際生產(chǎn)工況后，路用纖維在瀝青混合料中的存在狀態(tài)，克服了以往方法采用評(píng)價(jià)固定溫度下纖維的色澤、形狀等主觀標(biāo)準(zhǔn)，與實(shí)際生產(chǎn)條件不相符，且無定量評(píng)價(jià)的缺點(diǎn)；2)本發(fā)明既適用于木質(zhì)素纖維，也適用于大多數(shù)聚合物纖維，除如聚丙烯腈類高溫碳化的纖維外，普遍適用。附圖說明圖1自動(dòng)瀝青抽提儀，圖2經(jīng)三氯乙烯過濾和抽提后的集料和纖維混合料圖3瀝青混合料燃燒爐及網(wǎng)籃圖4瀝青混合料網(wǎng)籃具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明實(shí)施例1試驗(yàn)設(shè)備和材料1)10升或20升瀝青混合料拌合鍋；2)烘箱，控溫精度<±0.5℃；3)瀝青混合料抽提儀；4)瀝青混合料燃燒爐；5)聚乙烯醇pva纖維；6)三氯乙烯溶液；7)感量精度0.01g天平。以某工程使用的ac-13纖維瀝青混合料設(shè)計(jì)為實(shí)例，其具體步驟如下：(1)首先，試驗(yàn)用纖維瀝青混合料，按照表1的集料級(jí)配，集料混合料料重1000g，油石比5％，纖維為瀝青混合料質(zhì)量的3‰。標(biāo)準(zhǔn)試樣料重及比例見表2。按照相同的方法稱取3份纖維瀝青混合料和3份無纖維比照瀝青混合料備用。表1ac-13纖維瀝青混合料級(jí)配表2試驗(yàn)用各材料質(zhì)量材料集料瀝青pva纖維質(zhì)量g10005.03.2(2)按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(jtge20-2011)規(guī)定的瀝青混合料拌合方法，拌合瀝青混合料。(3)將拌合好的3份pva纖維瀝青混合料和3份比照瀝青混合料，分別平攤放入方盤中，放入175℃的烘箱中，加熱3h后取出，冷卻至室溫；(4)冷卻后參照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(jtge20-2011)中關(guān)于t0711-2011瀝青混合料最大相對(duì)密度試驗(yàn)(真空法)的方法，將混合料分掰成小塊備用；(5)準(zhǔn)備瀝青抽提儀(見圖1)，將6份纖維瀝青混合料分別倒入抽提儀的過濾篩中，開啟抽提儀，開始自動(dòng)的三氯乙烯過濾及礦粉抽提，直至將瀝青洗凈，過濾回流的三氯乙烯變成透明的淺棕色液體。(6)將經(jīng)過抽提過濾的纖維瀝青混合料和比照瀝青混合料樣品均(見圖2)放入烘箱中(110℃)烘干至恒重，稱取燒料后的纖維瀝青混合料一組各集料混合料的質(zhì)量m1和比照瀝青混合料一組各集料混合料的質(zhì)量m3。表5纖維及集料混合料質(zhì)量試驗(yàn)結(jié)果內(nèi)容樣本1樣本2樣本3纖維瀝青混合料m1g943.6944.3945.5比照瀝青混合料m3g931.0932.9932.7(7)將纖維瀝青混合料各組樣品的集料與纖維混合料放入燃燒爐的網(wǎng)籃中，平鋪于上下兩層，盡量均勻分布，稱取混合料+網(wǎng)籃的重量。將溫度設(shè)置560℃以上，加熱1h后將網(wǎng)籃取出，冷卻至室溫，稱取混合料+網(wǎng)籃重。前后兩次的差值即為經(jīng)燃燒抽掉的纖維(未經(jīng)修正的纖維重)。表6燃燒法測(cè)定纖維重量結(jié)果(8)標(biāo)定。按照(2)-(7)同樣的步驟，計(jì)算獲得比照瀝青混合料一組的集料熱損失量m3-m3’。表7集料熱損失量試驗(yàn)結(jié)果(9)經(jīng)標(biāo)定后纖維的質(zhì)量為m0’＝m1－m1’－△m；表8修正后纖維質(zhì)量?jī)?nèi)容未修正纖維重量g集料熱損失量g修正后纖維重量m0’g計(jì)算結(jié)果4.71.63.1(10)將步驟(9)中獲得的修正后纖維質(zhì)量與初始添加到瀝青混合料中的纖維進(jìn)行比較，通過兩者纖維質(zhì)量的差可評(píng)價(jià)纖維在瀝青混合料生產(chǎn)過程中是否融化、飛散?？捎?jì)算獲得纖維熱損率d＝(m0-m0’)/m0×100％，表9修正后纖維質(zhì)量初始纖維添加量g修正后纖維重量g質(zhì)量差值g纖維熱損率d％3.23.10.13.1當(dāng)前第1頁(yè)12