一种沥青混合料的集料比表面积的测试方法

摘要

一种沥青混合料的集料比表面积的测试方法，涉及一种沥青混合料的集料比表面积的测试方法。该方法是要解决现有技术不能满足质量保证的需要、对集料比表面积这一指标的快速准确测试尚没有方法的问题。一种沥青混合料的集料比表面积的测试方法包括以下步骤：一、确定镀膜厚度与镀膜机工作参数关系，即集料比表面积测试方法的标定过程；二、根据所得的镀膜厚度与镀膜机工作参数关系，对待测集料进行比表面积的测定，即集料比表面积测试方法的试验过程。本发明可以准确的测试集料的比表面积，特别是具备不规则形状和表面纹理复杂的集料的比表面积也可应用此方法进行测试。可应用于建筑材料领域以及不规则颗粒的物理和微观性质的研究。

说明书

技术领域

本发明涉及一种沥青混合料的集料比表面积的测试方法。

背景技术

近年来，随着我国高速公路的建设发展，沥青路面的建设质量保证和控制工作至关重要， 对集料的品质提出了越来越高的要求。在沥青路面质量控制过程中，集料比表面积变化会直 接改变沥青混合料的微观结构，影响路面使用品质和服役寿命。而在现场质量控制过程中， 鉴于集料密度、几何尺寸和粒度组成特性的变异，使得现场集料的比表面积指标波动性显著， 若此时不采取质量控制技术措施，混合料的品质必然受到影响，因此如何在现场快速测试和 分析这一指标状况，就变得十分重要。准确的测试集料的比表面积对于建筑材料领域，以及 不规则颗粒的物理和微观性质的研究都具有积极意义。目前，针对集料比表面积这一指标， 现有技术只是停留在多种假设条件下的理论近似计算，不能满足质量保证的需要，而对于这 一指标现场快速准确测试尚没有方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术不能满足质量保证的需要、对集料比表面积这一指标 的快速准确测试尚没有方法的问题，提供一种沥青混合料的集料比表面积的测试方法。

本发明的一种沥青混合料的集料比表面积的测试方法，是按照以下步骤进行的：

一、取测试集料试样的典型母材，切割成边长为50mm的立方体试件，分别测量每块试 件的质量和尺寸，计算每块试件的总表面积A_bri；

二、选取6～8块步骤一中切割成的立方体试件，置于温度为100～105℃的烘箱中烘干3～4h， 冷却至室温，分别称量试件质量为M_ori；

三、将步骤二中所述的代表性试件在真空镀膜机中进行镀膜，调试设定真空镀膜机工作 参数，使得试件表面镀一层均匀的铝膜，记录设定的真空镀膜机工作参数PA，称取镀膜后的 试件质量M_coa，计算试件的平均镀膜厚度δ_h，试件镀膜厚度计算公式如下：

δ_h=(M_coa-M_ori)/ρ_AL/A_bri×1000

其中，式中参数说明如下：

δ_h——铝膜标定厚度，单位μm；

M_ori——标定用试块的干燥质量，单位g；

M_coa——镀膜后的标定试块质量，单位g；

ρ_AL——铝镀层材料的密度，单位g/cm³；

A_bri——标定块的总表面积，单位mm²；

四、根据步骤三中设定的镀膜机的工作参数PA和试件的平均镀膜厚度δ_h，确定镀膜厚 度与镀膜机工作参数关系，将所得结果绘制成图，最终确定满足镀膜厚度为0.6μm～1.0μm的 最适镀膜机工作参数；

五、将测试集料置于100～105℃的烘箱中烘干3～4h，冷却至室温，称取测试集料质量为 M₁；

六、将步骤五中所述的测试集料在真空镀膜机中进行镀膜，真空镀膜机工作参数设定为 步骤四中确定的最适镀膜机工作参数，称取镀膜后的试样质量M₂；

七、计算集料实测比表面积，计算公式如下：

SA=(M₂-M₁)/ρ_AL/δ_h/M₁/1000

其中，式中各参数说明如下：

SA——集料比表面积，单位m²/kg；

M₁——干燥集料试样质量，单位g；

M₂——镀膜后的试样质量，单位g；

ρ_AL——铝镀层材料的密度，单位g/cm³；

δ_h——铝膜标定厚度，单位μm。

本发明包含以下有益效果：

该方法可以准确的测试集料的比表面积，特别是具备不规则形状和表面纹理复杂的集料 的比表面积也可应用此方法进行测试，对于建筑材料领域，以及不规则颗粒的物理和微观性 质的研究都具有积极意义。

附图说明

图1为ACHENG石场典型材料A镀膜前照片。

图2为ACHENG石场典型材料A镀膜后照片。

图3为实施例一中镀膜厚度与镀膜机工作参数关系及镀膜机工作参数获取方法示意图。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组 合。

具体实施方式一：一种沥青混合料的集料比表面积的测试方法，是按照以下步骤进行的：

一、取测试集料试样的典型母材，切割成边长为50mm的立方体试件，分别测量每块试 件的质量和尺寸，计算每块试件的总表面积A_bri；

二、选取6～8块步骤一中切割成的立方体试件，置于温度为100～105℃的烘箱中烘干3～4h， 冷却至室温，分别称量试件质量为M_ori；

三、将步骤二中所述的代表性试件在真空镀膜机中进行镀膜，调试设定真空镀膜机工作 参数，使得试件表面镀一层均匀的铝膜，记录设定的真空镀膜机工作参数PA，称取镀膜后的 试件质量M_coa，计算试件的平均镀膜厚度δ_h，试件镀膜厚度计算公式如下：

δ_h=(M_coa-M_ori)/ρ_AL/A_bri×1000

其中，式中参数说明如下：

δ_h——铝膜标定厚度，单位μm；

M_ori——标定用试块的干燥质量，单位g；

M_coa——镀膜后的标定试块质量，单位g；

ρ_AL——铝镀层材料的密度，单位g/cm³；

A_bri——标定块的总表面积，单位mm²；

四、根据步骤三中设定的镀膜机的工作参数PA和试件的平均镀膜厚度δ_h，确定镀膜厚 度与镀膜机工作参数关系，将所得结果绘制成图，最终确定满足镀膜厚度为0.6μm～1.0μm的 最适镀膜机工作参数；

五、将测试集料置于100～105℃的烘箱中烘干3～4h，冷却至室温，称取测试集料质量为 M₁；

六、将步骤五中所述的测试集料在真空镀膜机中进行镀膜，真空镀膜机工作参数设定为 步骤四中确定的最适镀膜机工作参数，称取镀膜后的试样质量M₂；

七、计算集料实测比表面积，计算公式如下：

SA=(M₂-M₁)/ρ_AL/δ_h/M₁/1000

其中，式中各参数说明如下：

SA——集料比表面积，单位m²/kg；

M₁——干燥集料试样质量，单位g；

M₂——镀膜后的试样质量，单位g；

ρ_AL——铝镀层材料的密度，单位g/cm³；

δ_h——铝膜标定厚度，单位μm。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述立方体试件的 边长精度要求为±2mm。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤二中所述立方体试 件置于温度为105℃的烘箱中烘干3～4h。其它与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤二中所述立方 体试件置于温度为105℃的烘箱中烘干3.5h。其它与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤五中所述测试 集料置于105℃的烘箱中烘干3～4h。其它与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤五中所述测试 集料置于105℃的烘箱中烘干3.5h。其它与具体实施方式一至五之一相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤二中所述试件 质量为M_ori精确到0.001g，步骤三中所述镀膜后的试件质量M_coa精确到0.001g，步骤五中所 述测试集料质量M₁精确到0.001g，步骤六中镀膜后的试样质量M₂精确到0.001g。其它与具 体实施方式一至六之一相同。

通过以下实施例验证本发明的有益效果：

实施例一：一种集料比表面积的测试方法，可按以下方法完成：

一、取ACHENG石场典型集料A，将其切割成边长50mm立方体试件，边长精度要求 ±2mm，试件数量6～8块，准确测得其质量和尺寸，计算标定试件的总表面积A_bri，单位mm²。

二、将步骤一切割成的试件置于100～105℃的烘箱中烘干4h，冷却后，分别称取试件质 量，记为M_ori，精确到0.001g。

三、将步骤二中试件在真空镀膜机中进行镀膜，调试设定真空镀膜机工作参数，使得表 面镀一层均匀的铝膜，铝膜的平均厚度在0.6～1.0μm，记录真空镀膜机设定参数PA。称取镀 膜后的试样质量M_coa，精确到0.001g。

调试设定真空镀膜机工作参数方法如下：

在镀膜机的规定工作温度和镀膜时间条件下，分别设定镀膜机的工作参数PA，并计算试 块的平均镀膜厚度δ_hbri计算方法参照公式（2）进行计算。对应的工作参数和所得膜厚度计算 结果如下表1所示。

表1镀膜机工作参数和所得膜厚度计算结果

将所得结果绘制成图，如附图3所示。工作设定参数的确定，可按照下述步骤进行：

1、在标定线上（镀膜厚度与镀膜机工作参数关系），找到镀膜厚度0.6μm、1.0μm对应 的曲线上的点；

2、以该点为起点，向下引垂线，得到垂线与横轴的交点，分别标注为PA_0.6、PA_1.0；

3、PA_0.6～PA_1.0的范围，既是满足镀膜厚度0.6μm～1.0μm对应的镀膜机工作参数范围；

4、计算镀膜机工作设定参数PA_d：

PA_d=(PA_0.6+PA_1.0)/2   （1）

其中，式中参数说明如下：

PA_d——镀膜机工作设定参数；

PA_0.6——满足镀膜厚度0.6μm对应的镀膜机工作参数；

PA_1.0——满足镀膜厚度1.0μm对应的镀膜机工作参数。

根据镀膜厚的要求，确定可选的镀膜机工作参数范围为36～46，一般可以取中间值 PA_d=41。

四、计算试块镀膜厚度完成标定过程。试块镀膜厚度计算公式如下：

δ_h=(M_coa-M_ori)/ρ_AL/A_bri×1000   （2）

其中，式中参数说明如下：

δ_h——铝膜标定厚度，单位μm；

M_ori——标定用试块的干燥质量，单位g；

M_coa——镀膜后的标定试块质量，单位g；

ρ_AL——铝镀层材料的密度，单位g/cm³；

A_bri——标定块的总表面积，单位mm²。

五、将测试集料置于100～105℃的烘箱中，烘干4h，冷却后，称取代表性试样质量为M₁， 精确到0.001g。

六、上述试样在真空镀膜机中进行镀膜，真空镀膜机设定参数PA_d，使得表面镀一层均 匀的铝膜，铝膜的平均厚度在0.6～1.0μm，这样保证不会因为铝膜过薄而不能完全覆盖材料表 面，同时也不致铝膜过厚而掩盖集料的表面纹理，保证测试结果的准确性。称取镀膜后的试 样质量M₂，精确到0.001g。

七、按照下式（3）计算集料实测比表面积：

SA=(M₂-M₁)/ρ_AL/δ_h/M₁/1000   (3)

其中，式中各参数说明如下：

SA——集料比表面积，单位m²/kg；

M₁——干燥集料试样质量，单位g；

M₂——镀膜后的试样质量，单位g；

ρ_AL——铝镀层材料的密度，单位g/cm³；

δ_h——铝膜标定厚度，单位μm。

所述步骤一至四为标定过程，对于料源产地一致，母材组成成分和性状未发生改变的集 料，此标定过程所得结果，适用于进行该母材对应集料的比表面积测试使用。否则，需要重 新进行标定；所述步骤五至七为试验过程，对于料源产地一致，母材组成成分和性状未发生 改变的集料，抽检测试对应集料的比表面积时，仅需重复步骤五至七。