專利名稱：瀝青混合料水氣穩(wěn)定性試驗(yàn)評價(jià)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于道路工程材料設(shè)計(jì)與施工控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種瀝青混合料水穩(wěn)定性試驗(yàn) 評價(jià)方法，以及施工現(xiàn)場的試驗(yàn)檢測分析。
背景技術(shù)：
在道路工程材料設(shè)計(jì)與施工控制中，瀝青混合料的水穩(wěn)定性設(shè)計(jì)與評價(jià)是非常重要的、 也是必不可少的項(xiàng)目，用以評價(jià)路面抵御自然降雨等外界水沖刷的能力。目前，水穩(wěn)定性評 價(jià)一般采用基于凍融循環(huán)的試驗(yàn)方法，例如美國的洛特曼試驗(yàn)(LottomanTest)， Tunnicliff& Root試驗(yàn)，ModifiedLottoman試驗(yàn)。我國借鑒了美國的方法特點(diǎn)，也采用凍融循環(huán)的方法提 出了凍融劈裂試驗(yàn)。
所謂凍融循環(huán)，其流程與特點(diǎn)如下
1. 首先，將瀝青混凝土試件浸入水中，在自然滲透或者真空負(fù)壓的作用下，使水侵入到 瀝青混凝土的空隙中；
2. 然后，對試件進(jìn)行冷凍，空隙中的水結(jié)冰后體積膨脹11%，對混凝土造成強(qiáng)度破壞；
3. 然后，再將試件放入60'C的水中一定時(shí)間，進(jìn)行充分地融化，從而完成一次凍融循環(huán)。 凍融循環(huán)可以對瀝青混凝土試件的強(qiáng)度造成一定破壞，使瀝青混凝土的強(qiáng)度下降，上述
各種試驗(yàn)方法均以凍融前后的劈裂強(qiáng)度比值作為評價(jià)指標(biāo)，強(qiáng)度下降少者為優(yōu)。凍融循環(huán)的 目的在于模擬路面使用過程中水對瀝青混凝土的沖刷，但其作用機(jī)理實(shí)際上是凍漲作用對瀝 青混凝土強(qiáng)度的衰減與破壞，而不是水對瀝青混合料沖刷的結(jié)果。而凍漲作用與實(shí)際道路條 件不符，由此造成了試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際路用效果的相關(guān)性較差。
實(shí)際情況下，行駛車輛的運(yùn)動產(chǎn)生的動態(tài)效應(yīng)與空氣、水、溫度等環(huán)境因素相耦合，對 路面產(chǎn)生了瞬時(shí)動水壓力、空氣壓力。自然降水在兩者的作用下，滲透入瀝青混凝土深層內(nèi) 部，造成對混凝土結(jié)構(gòu)本身的反復(fù)沖刷。而多雨的夏季，路面溫度相對較高，這又進(jìn)一步促 進(jìn)了水對瀝青的乳化作用，從而加速了沖刷破壞與侵蝕。通過這樣一個(gè)反復(fù)沖刷的機(jī)理過程， 瀝青逐漸從石料表面剝落，使石料間喪失粘結(jié)而導(dǎo)致混凝土自身強(qiáng)度的逐漸喪失，最后導(dǎo)致 各種損壞現(xiàn)象。因此，用來評價(jià)瀝青混合料水穩(wěn)定性的試驗(yàn)方法，應(yīng)該能夠模擬行車與環(huán)境 耦合條件下的沖刷作用。
通過上述對比可以發(fā)現(xiàn)，凍融循環(huán)在實(shí)際路面水損壞機(jī)理模擬上存在很大的缺陷。在實(shí) 際生產(chǎn)上，造成了實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果與路面實(shí)際使用效果之間存在很大的不一致性。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可以模擬行車與環(huán)境動態(tài)效應(yīng)的瀝青混合料水氣 穩(wěn)定性試驗(yàn)評價(jià)方法，以克服現(xiàn)有的凍融循環(huán)評價(jià)方法存在的與實(shí)際路面條件不一致的缺陷， 將行車與環(huán)境耦合條件下產(chǎn)生的動水壓力、空氣動力與環(huán)境溫度一并納入試驗(yàn)，從而使試驗(yàn)
環(huán)境條件更加接近道路的實(shí)際情況，使試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際應(yīng)用效果具有更好的相關(guān)性，試驗(yàn)方 法也更可靠有效。
本發(fā)明解決技術(shù)問題的技術(shù)方案如下
一種瀝青混合料水氣穩(wěn)定性試驗(yàn)評價(jià)方法，其特征在于，包括如下步驟
(1) 首先成型成型瀝青混合料圓柱體試件若干只；
(2) 將試件平均分為2組，每組不少于3只，并使其平均空隙率相同；
(3) 對第一組試件直接進(jìn)行劈裂試驗(yàn)測量其劈裂強(qiáng)度，并求得其平均值TSo;
(4) 第二組試件首先在交替正負(fù)壓力作用下進(jìn)行沖刷循環(huán)50次，然后進(jìn)行劈裂試驗(yàn)測 量其劈裂強(qiáng)度，并求得其平均值TS^
(5) 最后以兩組平均劈裂強(qiáng)度的比值TSR作為評價(jià)指標(biāo)，TSR-TSi/TSo。 沖刷循環(huán)的過程包括如下步驟
(a) 模擬夏季瀝青路面的實(shí)際溫度將試件放入密閉壓力容器內(nèi)，浸沒在熱水中；
(b) 模擬運(yùn)動車輛輪胎后產(chǎn)生的空氣局部真空及其與路面積水的動態(tài)負(fù)壓力的疊加效
果施加負(fù)壓，進(jìn)行飽水l分鐘，隨后卸壓至常壓；
(C)模擬運(yùn)動車輛輪胎前產(chǎn)生的空氣局部壓力及其與路面積水的動水壓力的疊加效果 施加正壓，持荷l分鐘后卸載，完成一次沖刷循環(huán)。
由以上公開的技術(shù)方案可知，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)
(1) 摒棄了以往與路面實(shí)際條件不相符合的凍融循環(huán)方式，采用了全新的交替壓力變化 下的沖刷方式對瀝青混合料進(jìn)行水侵蝕考驗(yàn)，使試驗(yàn)原理更加合理、更符合實(shí)際路面條件， 試驗(yàn)結(jié)果更加可靠；
(2) 將路面上車輛行駛造成的動水壓力納入的試驗(yàn)條件，而動水壓力被認(rèn)為是路面水損 壞的主要原因之一，這是以往試驗(yàn)方法所不具備的；
(3) 將車輛行駛造成的輪胎前后的空氣壓力變化納入了試驗(yàn)條件，而這個(gè)空氣壓力正是 水侵入路面內(nèi)部的原動力，這也是以往試驗(yàn)方法不具備的；
(4) 將路面溫度對水損壞的影響納入了試驗(yàn)條件，而路面自身的溫度同樣對水損壞的發(fā) 展起著至關(guān)重要的影響，這同樣是以往試驗(yàn)方法無法進(jìn)行模擬的；(5) 本發(fā)明的試驗(yàn)參數(shù)可靠，包括水浴溫度60°C、負(fù)壓力-0.1士0.05MPa、正壓力0.4MPa 都是根據(jù)實(shí)際路面溫度測量、實(shí)際風(fēng)洞模擬試驗(yàn)、有限元理論計(jì)算修正得到的，具有很好的 代表性；
(6) 本發(fā)明具有很好的可拓展性，試驗(yàn)參數(shù)可根據(jù)不同地區(qū)的氣候特點(diǎn)、車輛類型、交 通流特性、瀝青混合料的類型等等進(jìn)行調(diào)節(jié)，更加靈活地的適應(yīng)了路面技術(shù)和交通技術(shù)的發(fā) 展。


圖1為沖刷循環(huán)的環(huán)境壓力示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。
本發(fā)明瀝青混合料水氣穩(wěn)定性試驗(yàn)評價(jià)方法，包括如下步驟
(1) 首先成型成型瀝青混合料圓柱體試件若干只，所述瀝青混合料圓柱體試件的規(guī)格為
①101.6mmxl01.6mm或O101.6mmx63.5腿。
(2) 將試件平均分為2組，每組不少于3只，并使其平均空隙率相同；
(3) 對第一組試件直接進(jìn)行劈裂試驗(yàn)測量其劈裂強(qiáng)度，并求得其平均值TSo;
(4) 第二組試件首先在交替正負(fù)壓力作用下進(jìn)行沖刷循環(huán)50次，然后進(jìn)行劈裂試驗(yàn)測 量其劈裂強(qiáng)度，并求得其平均值TSn
(5) 最后以兩組平均劈裂強(qiáng)度的比值TSR作為評價(jià)指標(biāo)，TSI^TS"TSo。 沖刷循環(huán)的過程包括如下步驟
(a) 模擬夏季瀝青路面的實(shí)際溫度將試件放入密閉壓力容器內(nèi)，浸沒在6(TC熱水中；
(b) 模擬運(yùn)動車輛輪胎后產(chǎn)生的空氣局部真空及其與路面積水的動態(tài)負(fù)壓力的疊加效 果施加-0.1土0.05MPa負(fù)壓，進(jìn)行飽水l分鐘，隨后卸壓至常壓；
(C)模擬運(yùn)動車輛輪胎前產(chǎn)生的空氣局部壓力及其與路面積水的動水壓力的疊加效果
施加0.4土0.1MPa正壓，持荷1分鐘后卸載，完成一次沖刷循環(huán)，如圖1所示。
本發(fā)明從試驗(yàn)原理上克服了以往試驗(yàn)方法的不足，采用交替壓力作用下沖刷循環(huán)的試驗(yàn) 原理，對浸沒于一定溫度水中的瀝青混合料試件施加正負(fù)交替的壓力循環(huán)，造成水對試件的 沖刷侵蝕和水損壞，使試件強(qiáng)度隨循環(huán)次數(shù)的增加而逐漸下降；將行車與環(huán)境的耦合作用納
入了試驗(yàn)條件和評價(jià)范圍，可評價(jià)所有可用于道路工程的瀝青混合料類型，在更加接近路面 實(shí)際條件的試驗(yàn)條件下，試驗(yàn)結(jié)果更加可靠穩(wěn)定，反映了瀝青混合料在實(shí)際道路條件下的水 穩(wěn)定性，延伸和拓展了評價(jià)的范圍。經(jīng)實(shí)際工程試驗(yàn)驗(yàn)證，取得了顯著地效果。
權(quán)利要求
1.一種瀝青混合料水氣穩(wěn)定性試驗(yàn)評價(jià)方法，其特征在于，包括如下步驟(1)首先成型成型瀝青混合料圓柱體試件若干只；(2)將試件平均分為2組，每組不少于3只，并使其平均空隙率相同；(3)對第一組試件直接進(jìn)行劈裂試驗(yàn)測量其劈裂強(qiáng)度，并求得其平均值TS0；(4)第二組試件首先在交替正負(fù)壓力作用下進(jìn)行沖刷循環(huán)50次，然后進(jìn)行劈裂試驗(yàn)測量其劈裂強(qiáng)度，并求得其平均值TS1；(5)最后以兩組平均劈裂強(qiáng)度的比值TSR作為評價(jià)指標(biāo)，TSR＝TS1/TS0。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的瀝青混合料水氣穩(wěn)定性試驗(yàn)評價(jià)方法，其特征在于，所述瀝青 混合料圓柱體試件的規(guī)格為O101.6mmxi01.6mm或①101.6mmx63.5mm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的瀝青混合料水氣穩(wěn)定性試驗(yàn)評價(jià)方法，其特征在于，所述的步 驟(4)中沖刷循環(huán)的過程包括如下步驟(a) 模擬夏季瀝青路面的實(shí)際溫度將試件放入密閉壓力容器內(nèi)，浸沒在熱水中；(b) 模擬運(yùn)動車輛輪胎后產(chǎn)生的空氣局部真空及其與路面積水的動態(tài)負(fù)壓力的疊加效果施加負(fù)壓，進(jìn)行飽水l分鐘，隨后卸壓至常壓；(C)模擬運(yùn)動車輛輪胎前產(chǎn)生的空氣局部壓力及其與路面積水的動水壓力的疊加效果 施加正壓，持荷l分鐘后卸載，完成一次沖刷循環(huán)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的瀝青混合料水氣穩(wěn)定性試驗(yàn)評價(jià)方法，其特征在于，所述步驟(a) 中熱水的溫度為6(TC。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的瀝青混合料水氣穩(wěn)定性試驗(yàn)評價(jià)方法，其特征在于，所述步驟(b) 中負(fù)壓的壓力范圍為-0.1土0.05MPa。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的瀝青混合料水氣穩(wěn)定性試驗(yàn)評價(jià)方法，其特征在于，所述步驟(c) 中正壓的壓力范圍為0.4士0.1MPa 。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種瀝青混合料水穩(wěn)定性試驗(yàn)評價(jià)方法，包括如下步驟(1)成型瀝青混合料圓柱體試件若干只；(2)將試件平均分為2組，并使其平均空隙率相同；(3)對第一組試件直接進(jìn)行劈裂試驗(yàn)測量其劈裂強(qiáng)度，求得其平均值TS₀；(4)第二組試件首先在交替正負(fù)壓力作用下進(jìn)行沖刷循環(huán)50次，然后進(jìn)行劈裂試驗(yàn)測量其劈裂強(qiáng)度，求得其平均值TS₁；(5)以兩組平均劈裂強(qiáng)度的比值TSR作為評價(jià)指標(biāo)。本發(fā)明將行車與環(huán)境耦合條件下產(chǎn)生的動水壓力、空氣動力與環(huán)境溫度一并納入試驗(yàn)，從而使試驗(yàn)環(huán)境條件更加接近道路的實(shí)際情況，使試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際應(yīng)用效果具有更好的相關(guān)性，試驗(yàn)方法也更可靠有效。
文檔編號G01N33/42GK101344517SQ20081003652
公開日2009年1月14日 申請日期2008年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月23日
發(fā)明者張宏超, 畢玉峰, 王松根 申請人:張宏超