专利名称：一种测定高粘度改性沥青零剪切粘度的简化方法及其应用的利记博彩app
技术领域：
本发明属于道路工程领域，涉及一种测定高粘度改性浙青零剪切粘度的简化方法 及其应用。
背景技术：
浙青材料在工作条件下表现为伪塑性流体特性，在剪切速率极小或极大的情况， 粘度趋于常数值剪切速率较低的范围称为第一牛顿区，粘度趋于极大值，即零剪切粘度； 剪切速率较高的范围称为第二牛顿区，粘度趋于极小值，即无穷剪切速率粘度。如图1所示。目前，零剪切粘度的获取方法为利用剪切速率扫描试验，获得浙青粘度-剪切速 率流动曲线；利用Carreau模型等流变学模型对粘度-剪切速率流动曲线进行拟合，获得零 剪切粘度值。然而，现有方法需利用专用数据分析软件“Rheology Advantage”，大部分品牌和 型号的流变仪未配备此软件，影响了零剪切粘度在工程中的应用和推广。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简化的测定高粘度改性浙青零剪切粘度的方法，该测 定方法具有试验操作简单，试验结果精确可信，评价指标力学意义明确等特点。本发明采用以下技术方案来解决上述技术问题—种测定高粘度改性浙青零剪切粘度的简化方法，其特征在于，包括以下步骤A、采用剪切速率扫描试验，对所述高粘度改性浙青在60°C条件下的粘度和剪切速 率进行测试；B、以剪切速率为ΙΟ、—1时所对应的实测粘度作为60°C零剪切粘度。图2是简化
试验法获取零剪切粘度示意图。较佳的，所述高粘度改性浙青的60°C零剪切粘度范围为IO4Pa · s IO6Pa · S。
较佳的，所述剪切速率扫描试验，采用动态剪切流变仪进行，试验夹具为圆形双平 板夹具，所述夹具的直径为25mm，所述双平板夹具间浙青的厚度为1000 μ m。较佳的，所述剪切速率扫描试验，采用稳定流动加载模式，试验温度为60°C，剪切 速率扫描范围为1. OX ιοΛτ1 1. Os—1，在所述剪切速率的每个数量级范围内测量粘度点个 数为10个，图3是稳定流动加载模式示意图。在路面结构中，浙青受到行车荷载作用，在一定的剪切速率下变形，应根据高粘度 改性浙青的粘性行为特征以及浙青在路面结构中的受力状态，测定高粘度改性浙青路用粘 性行为的特征值，以有效的评价高粘度改性浙青的路用粘性行为。据此，本发明应用所述零剪切粘度简化测定方法解决高粘度改性浙青路用粘性行 为评价的实际问题，提供了一种高粘度改性浙青的路用粘性行为特征值测定方法，其特征 在于，包括以下步骤
Α、采用剪切速率扫描试验，对所述高粘度改性浙青在60°C条件下的粘度和剪切速 率进行测试；B、以剪切速率为ΙΟ、—1时所对应的实测粘度作为所述高粘度改性浙青在路面结 构中粘性行为的特征值。较佳的，所述高粘度改性浙青的60°C零剪切粘度范围为IO4Pa · s IO6Pa · S。较佳的，所述剪切速率扫描试验，采用动态剪切流变仪进行，试验夹具为圆形双平 板夹具，所述夹具的直径为25mm，所述双平板夹具间浙青的厚度为1000 μ m。较佳的，所述剪切速率扫描试验，采用稳定流动加载模式，试验温度为60°C，剪切 速率扫描范围为1. OX ιοΛτ1 1. Os—1，在所述剪切速率的每个数量级范围内测量粘度点个 数为10个。本发明中所述剪切速率为ICT2s-1时所对应的实测粘度可以较为真实地反映高粘 度改性浙青在路面结构中的粘度性能。为验证这种方法的可靠性，本发明选用12种国内外 典型浙青结合料进行粘度-剪切速率流动曲线测试，确定了这些浙青在60°c条件下第一牛 顿共同区域范围内所对应的剪切速率范围为LOXlO-3S-1 1.25s—1，并首次通过力学计算 确定了浙青在排水路面结构中所受的剪切速率范围为IJSXKT3iT1NiehA这两个剪 切速率范围在数量级上完全一致，又由于在第一牛顿区域浙青粘度趋于最大值，即60°c零 剪切粘度；因此，认为60°c零剪切粘度可以较为真实地反映浙青材料在路面结构中的粘性 特征。同时，结合本发明所提供的测定高粘度改性浙青零剪切粘度的简化方法，以剪切速率 为ΙΟ、—1时所对应的实测粘度作为60°c零剪切粘度；因此，剪切速率为ΙΟ、—1时所对应的 实测粘度可以真实的反映出高粘度改性浙青在路面结构中的粘度性能。本发明提供的测定高粘度改性浙青零剪切粘度的简化方法，与利用Carreau模型 拟合粘度-剪切速率流动曲线，以获取零剪切粘度的方法相比，具有以下优点1.试验方法剪切速率范围更小，节省了试验时间；2.数据处理更为简便，不需使用专用数据分析软件，有利于零剪切粘度的应用与 推广；3.确定了零剪切粘度对应的特征剪切速率为ΙΟ、—1，使高粘度改性浙青在相同剪 切速率条件下进行粘度比较，评价指标更为科学、可信；4.将本发明的简化测试方法用于评价高粘度改性浙青在路面结构中的粘度性能， 方法简单，结果精确可信，评价指标力学意义明确。
图1是浙青粘度-剪切速率流动特征；图中，A部分阴影区为第一牛顿区，B部分 阴影区为第二牛顿区，虚线1所对应的粘度为零剪切粘度，虚线2所对应的粘度为无穷剪切 速率粘度。图2是简化试验法获取零剪切粘度示意图；图中，曲线1为粘度-剪切速率流动曲 线，阴影部分2为浙青在路面结构中所受剪切速率范围，直线3所对应的剪切速率为特征剪 切速率，直线4所对应的粘度为零剪切粘度。图3是本发明试验方法稳定流 动加载模式示意图。图4是实测粘度特征值与拟合粘度值的统计学关系。
图5是本发明进行排水性浙青路面结构剪应力计算的示意图。图6是本发明进行排水性浙青路面剪切速率计算的“四元、五参数”模型。
具体实施例方式实施例1
为了明确高粘度改性浙青60°C零剪切粘度的简化试验方法，现结合一个典型的试 验加以说明。(1)成型试件将浙青加热至流淌状态，浇注至少3个圆形平行试件，直径约25mm， 高度Imm 2mm，浙青试件放置于室温冷却，冷却时间不低于30分钟。(2)安放试件选用直径25mm圆形平板夹具，将浙青试件安放于夹具之间，调节上 下夹具间距为1050 μ m，修整试样后将夹具间距调整为1000 μ m。(3)保温将修整好浙青试件与夹具浸入60°C水浴中保温，保温试件不低于10分钟。(4)进行剪切速率扫描试验采用稳定流动加载模式，剪切速率扫描范围为 1. OX IO-V1 1. Os—1，每个数量级测量粘度点个数10个，采集试验过程中的剪切速率与粘度。(5)零剪切粘度确定取特征剪切速率ΙΟ、—1对应的测量粘度作为60°C零剪切粘度。实施例2利用现有的零剪切粘度的获取方法，对本发明的测定高粘度改性浙青零剪切粘度 的简化方法的可靠性进行验证，具体过程为(1)进行剪切速率扫描试验，获得高粘度改性浙青的粘度-剪切速率流动曲线；(2)利用Carreau模型对粘度-剪切速率实测曲线进行拟合，获得零剪切粘度拟合 值η。，Carreau模型见式(1)；(3)分析剪切速率1. OX ICT3iT1 1. Os—1范围内实测粘度的特征，将实测粘度值与 拟合粘度值进行对比，确定零剪切粘度对应的特征剪切速率，及简化试验方法。 式中η -实测粘度，Pa · s ；n ο-零剪切粘度，Pa · s ；n 无穷剪切速率粘度，Pa · s ；K-剪切速率系数，S;n-Carreau模型速率指数，无量纲。本发明选用12种国内外典型浙青结合料，采用上述方法进行粘度_剪切速率流动 曲线测试，零剪切粘度拟合值nQ，以及剪切速率KTYUCTY1、ICT1iT1U. Os—1对应的实测 粘度"κγ3、％。-” "1(ri、7V见表 1。表1拟合粘度与实测粘度测试结果 根据表1中数据，求得实测粘度对数值与拟合粘度η C1对数值之比，并进行统计学 分析。图4为12种浙青各剪切速率条件下的实测粘度与拟合粘度的统计学关系。图中，所 述均值为12种浙青的实测粘度对数值与拟合粘度Ilci对数值之比的平均值。如图4中数据所示，随着剪切速率的逐渐增大，实测粘度与拟合粘度比值的均值 逐渐减小，实测粘度与拟合粘度比值的标准差先减小后增大。当剪切速率为ICT2iT1时，实测 粘度与拟合粘度比值的均值为99.9%，标准差为1.5%，说明此时实测值与拟合值最为接 近，数据波动幅度也最小。加之ΙΟ、—1在路面结构所受的剪切速率范围内，故以ΙΟ、—1作 为第一牛顿区的特征剪切速率，以相应的实测粘度作为零剪切粘度是合理的。实施例3利用BISAR软件计算浙青路面结构内部剪应力，结合“四元、五参数”模型计算路 面结构内部剪切速率。计算过程为①采用BISAR软件计算排水路面上面层不同深度和位置的剪应力大小，计算结果 为3. 58 X IO2Pa 2. 28 X IO5Pa,路面结构及荷载参数见图5。
②采用“四元、五参数”模型计算排水路面上面层剪切速率，得到剪切速率范围为
1.38 X ICT3S-1 4. 64s-1。“四元、五参数”蠕变模型见图6，计算公式见式(2)、式(3)，计算参数与结果见表
2。表2中加载时间由行车速度60km/h换算求得，模型参数由室内试验获取；所述室内试 验结果参照文献徐世法，朱照宏.按粘弹性理论预估浙青路面车辙[J].同济大学学报， 1990，18(3) :299-304。
式中τ Q-模型所受剪应力；y -模型的剪应变响应；γ ‘-模型的剪切速率响应；E1, Il1-串联部分麦克斯韦模型弹性模量、黏性系数，Il1 = A · ^t ；E2, n2-并联部分开尔文模型弹性模量、黏性系数；A、B-麦克斯韦模型的粘壶性能参数；t_加载时间。表2排水性浙青路面上面层剪切速率计算表 从表2中可以看出，浙青材料在排水性浙青路面中所受剪切速率范围为 1. 38 X ICT3S-1 4. 64s-1。实施例4本发明将第一牛顿区定量化，定义第一牛顿区为在对数坐标系下，粘度lg( Iltl) 0. SOIg(η0)对应剪切速率范围。根据表ι中所得60°c零剪切粘度拟合值Iici，可得第一牛 顿区域的范围如表3所示表3零剪切粘度及第一牛顿区拟合结果 由表3可以看出，不同粘度性质浙青的第一牛顿区域差别不大，第一牛顿共同区域范围所对应的剪切速率范围1. OX ICT3iT1 1. 25s-10这与高粘度改性浙青在排水性浙青 路面中所受剪切速率范围α^δΧΙΟ、、』^—1)在数量级上完全一致。因此，认为60°C 零剪切粘度可以较为真实地反映浙青材料在路面结构中的粘性特征。而在实施例2中，已 验证以剪切速率为KT2iT1时所对应的实测粘度可作为60°C零剪切粘度。因此，剪切速率为 ICL2^1时所对应的实测粘度可以较为真实的反映出高粘度改性浙青在路面结构中的粘度 性能。
权利要求
一种测定高粘度改性沥青零剪切粘度的简化方法，其特征在于，包括以下步骤A、采用剪切速率扫描试验，对所述高粘度改性沥青在60℃条件下的粘度和剪切速率进行测试；B、以剪切速率为10-2s-1时所对应的实测粘度作为60℃零剪切粘度。
2.根据权利要求1所述的测定高粘度改性浙青零剪切粘度的简化方法，其特征在于， 所述高粘度改性浙青的60°C零剪切粘度范围为IO4Pa · s IO6Pa · S。
3.根据权利要求1所述的测定高粘度改性浙青零剪切粘度的简化方法，其特征在于， 所述剪切速率扫描试验，采用动态剪切流变仪进行。
4.根据权利要求1所述的测定高粘度改性浙青零剪切粘度的简化方法，其特征在 于，所述剪切速率扫描试验，采用稳定流动加载模式，剪切速率扫描范围为ι.οχιοΛτ1 1. Os-1。
5.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的测定高粘度改性浙青零剪切粘度的简化 方法在评价高粘度改性浙青在路面结构中的粘度性能中的应用。
6.一种高粘度改性浙青的路用粘度特性行为特征值的测定方法，其特征在于，包括以 下步骤Α、采用剪切速率扫描试验，对所述高粘度改性浙青在60°C条件下的粘度和剪切速率进 行测试；B、以剪切速率为10-2S-1时所对应的实测粘度作为所述高粘度改性浙青在路面结构 中粘性行为的特征值。
7.根据权利要求6所述的高粘度改性浙青路用粘性行为特征值测定方法，其特征在 于，所述高粘度改性浙青的60°C零剪切粘度范围为IO4Pa · s IO6Pa · S。
8.根据权利要求6所述的高粘度改性浙青路用粘性行为特征值测定方法，其特征在 于，所述剪切速率扫描试验，采用动态剪切流变仪进行。
9.根据权利要求6所述的高粘度改性浙青路用粘性行为特征值测定方法，其特征在 于，所述剪切速率扫描试验，采用稳定流动加载模式，剪切速率扫描范围为ι.οχιοΛτ1 1. Os-1。
全文摘要
本发明涉及一种测定高粘度改性沥青零剪切粘度的简化方法及其应用，包括以下步骤A、采用剪切速率扫描试验，对所述高粘度改性沥青在60℃条件下的粘度和剪切速率进行测试；B、以剪切速率为10-2s-1时所对应的实测粘度作为60℃零剪切粘度。所述剪切速率为10-2s-1时所对应的实测粘度可以作为高粘度改性沥青路用粘性行为的特征值，真实地反映出高粘度改性沥青在路面结构中的粘性特征。本发明的试验方法节省试验时间；数据处理简便，不需使用专用数据分析软件，有利于零剪切粘度的应用与推广；确定了零剪切粘度对应的特征剪切速率为10-2s-1，使高粘度改性沥青在相同剪切速率条件下进行粘度比较，评价指标更为科学、可信。
文档编号G01N11/00GK101839836SQ20101012563
公开日2010年9月22日 申请日期2010年3月16日 优先权日2010年3月16日
发明者孙艳娜, 李立寒, 耿韩 申请人:同济大学