CN101551310B - 级配碎石板状试件轮碾成型方法及其密度测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种级配碎石板状试件轮碾成型方法，包括如下步骤：1)将级配碎石各档集料烘干；2)按配比配置级配碎石混合料，拌匀后闷料12h～24h备用；3)在试模上装好试模框架，将步骤2)所得的级配碎石混合料倒入平底盆，将平底盆中的级配碎石混合料均匀拌和，由边至中按顺序转圈装入试模，试模中部的碎石混合料厚度略大于四周的厚度；4)取下试模框架，将试模中的级配碎石混合料由边至中转圈夯实一遍，整平成凸圆弧形；5)将盛有级配碎石混合料的试模置于轮碾机的轮碾平台上，启动轮碾机进行碾压，直到碾压后试件干密度达到要求的密实度，制得级配碎石板状试件；本发明还提供一种测量采用上述级配碎石板状试件轮碾成型方法所制备的级配碎石板状试件密度的方法。

Description

级配碎石板状试件轮碾成型方法及其密度测量方法

技术领域

本发明公路工程技术领域，具体涉及一种级配碎石板状试件的制备方法。

背景技术

级配碎石作为路面基层或底基层，在面层施工前，需要承受施工车辆直接的行车荷载作用，因此应具有较强的抗松散和抗变形性能；面层施工后，作为基层或底基层，需要承受行车荷载通过面层传递到基层或底基层的应力，因此应具有较高的强度和抗变形能力，因此需要对级配碎石性能进行试验评价。

对级配碎石性能的试验评价需要制备级配碎石试件，目前级配碎石室内小型试件的制作，根据试验需要通常采用静压成型法、击实成型法、振动成型法、搓揉压实法。上述方法中，静压成型法不能很好地模拟实际工程中的压实工艺，容易造成集料破碎，改变原有的级配组成和嵌挤状态；击实成型法不能很好地模拟实际工程中的压实工艺，容易造成集料破碎，改变原有的级配组成和嵌挤状态。尤其是对于粗集料含量较多的级配碎石，该方法造成集料破碎的情况更加明显，而且成型的级配碎石试件密度通常较小；振动成型法能在一定程度上模拟实际工程中的压实工艺，但该方法目前通常用于成型圆柱体或小梁试件；搓揉压实成型法能在一定程度上模拟实际工程中的压实工艺，但该方法目前通常用于成型圆柱体试件。

对于长450mm、宽300mm、厚100mm或相近的较大尺寸的级配碎石板状试件，目前还没有合适的试验方法。此外，对于轮碾成型的级配碎石板状试件，目前还没有合适的密度试验方法。

发明内容

有鉴于此，为了解决上述问题，为此，本发明提出一种级配碎石板状试件轮碾成型方法，能制备出与实际工程中相近的长450mm、宽300mm、厚100mm或相近的较大尺寸的级配碎石板状试件，不会破坏原有的级配组成和嵌挤状态。

本发明的目的是这样实现的：级配碎石板状试件轮碾成型方法，包括如下步骤：

1)将级配碎石各档集料烘干；

2)按配比配置级配碎石混合料，拌匀后闷料12h～24h备用；

3)在试模上装好试模框架，将步骤2)所得的级配碎石混合料均匀拌和后，由边至中按顺序转圈装入试模，试模中部的碎石混合料厚度大于四周的厚度；

4)取下试模框架，将试模中的级配碎石混合料由边至中转圈夯实一遍，整平成凸圆弧形；

5)将盛有级配碎石混合料的试模置于轮碾机的轮碾平台上，启动轮碾机进行碾压，直到碾压后试件干密度达到要求的密实度，制得级配碎石板状试件。

进一步，所述步骤5)中，轮碾载荷为8-12kN。

进一步，所述步骤5)中，轮碾载荷为9kN。

进一步，所述步骤5)中，轮碾线载荷为300N/cm。

本发明还提供一种测量上述级配碎石板状试件密度的方法，包括如下步骤：

11)将成型好的级配碎石板状试件连同试模水平放置；

12)将试模套框放置于试模之上，保持试模套框与试模紧密结合；

13)将塑料薄膜沿试模套框内壁及级配碎石试件上表面紧贴铺好；

14)使用储水筒向铺好的塑料薄膜上注水，直到水面与试模套框上沿齐平；

15)记录注水量，计算级配碎石板状试件的密度；可采用水位法和减重法：

151)水位法：记录储水筒初始水位高度h₁，拧开储水筒的注入开关，将水注入塑料薄膜上，当水面接近试模套框上边缘时，将水流调小，直至水面与试模套框上边缘齐平时关闭注水管，持续3～5min，记录此时的水位高度h₂，通过下式，计算注入薄膜的水的体积：

V_w＝(h₁+h₂)A_w；

式中：V_w为注入薄膜的水的体积，单位cm³；h₁为储水筒初始水位高度，单位cm；h₂为储水筒注水完成后的水位高度，单位cm；A_w为储水筒横截面积，单位cm²。

152)减重法：记录储水筒和水初始质量m₁、注水完成后的质量m₂以及水温t，通过下式，计算注入薄膜的水的体积：

$V_w=\frac{m_1-m_2}{{\mathrm{\ρ}}_w};$

式中：V_w为注入薄膜的水的体积，单位cm³；m₁为储水筒和水的初始质量，单位g；m₂为储水筒和水在注水完成后的质量，单位g；ρ_w为水在温度t时的密度，单位g/cm³。

然后通过下式计算级配碎石板状试件体积：

V＝V₁+V₂-V_w；

式中：V为级配碎石板状试件体积，单位cm³；V₁为试模内部体积，单位cm³；V₂为试模套框内部体积，单位cm³；通过下式计算级配碎石板状试件密度：

${\mathrm{\ρ}}_d=\frac{m_d}{V};$

式中：ρ_d为级配碎石板状试件密度。

进一步，所述步骤14)中，注水时，保持塑料薄膜与试模套框、试件之间的密贴。

进一步，步骤15)中，记录储水筒初始水位高度h₁和注水完成后的水位高度h₂，通过下式，计算注入薄膜的水的体积：

V_w＝(h₁+h₂)A_w；

式中：V_w为注入薄膜的水的体积，单位cm³；h₁为储水筒初始水位高度，单位cm；h₂为储水筒注水完成后的水位高度，单位cm；A_w为储水筒横截面积，单位cm²。

进一步，步骤15)中，记录储水筒和水初始质量m₁、注水完成后的质量m₂以及水温t，通过下式，计算注入薄膜的水的体积：

$V_w=\frac{m_1-m_2}{{\mathrm{\ρ}}_w};$

式中：V_w为注入薄膜的水的体积，单位cm³；m₁为储水筒和水的初始质量，单位g；m₂为储水筒和水在注水完成后的质量，单位g；ρ_w为水在温度t时的密度，单位g/cm³。

进一步，步骤15)中，通过下式计算级配碎石板状试件体积：

V＝V₁+V₂-V_w；

式中：V为级配碎石板状试件体积，单位cm³；V₁为试模内部体积，单位cm³；V₂为试模套框内部体积，单位cm³；通过下式计算级配碎石板状试件密度：

${\mathrm{\ρ}}_d=\frac{m_d}{V};$

式中：ρ_d为级配碎石板状试件密度；m_d为级配碎石板状试件质量。

本发明相对于现有技术，具有如下优点：本发明的级配碎石板状试件轮碾成型方法采用轮碾方法成型试件，级配碎石的压实机理与实际工程中的压实机理更为接近，试验可适用于成型不同尺寸的板状试件，尤其是成型尺寸较大的板状试件(如长450mm，宽300mm，厚100mm)，较大的板状试件可降低试模对级配碎石试件的刚性约束和尺寸效应，可以更好地模拟实际工况中级配碎石的被动约束作用；本发明的测量方法可以有效测定轮碾成型板状试件的密度。

本发明的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

具体实施方式

以下将对本发明的优选实施例进行详细的描述。

本实施例的级配碎石板状试件轮碾成型方法，包括如下步骤：

1)将级配碎石各档集料烘干；

2)按配比配置级配碎石混合料，拌匀后闷料12h～24h备用；

3)在试模上装好试模框架，以制备450mm，宽300mm，厚100mm的级配碎石板状试件为例，所述试模由高碳钢或工具钢制成，试模内部尺寸为长450mm，宽300mm，高100mm，所述试模套框为钢制方框，其内壁尺寸为长450mm，宽300mm，高50mm，试模套框内表面和上下表面光滑平顺，能紧密贴合于试模之上；将步骤12)所得的级配碎石混合料倒入平底盆，将平底盆中的级配碎石混合料均匀拌和，由边至中按顺序转圈装入试模，试模中部的碎石混合料厚度略大于四周的厚度，以使碾压成型后级配碎石板状试件上表面平整；

4)取下试模框架，用小型击实锤将试模中的级配碎石混合料由边至中转圈夯实一遍，整平成凸圆弧形；

5)将盛有级配碎石混合料的试模置于轮碾机的轮碾平台上，启动轮碾机进行碾压，直到碾压后试件干密度达到标准密实度100±1％，制得级配碎石板状试件。所述轮碾机使用现有的轮碾机，碾压前，调整轮碾载荷为9kN，轮碾线载荷为300N/cm，以真实模拟现实工程中的压实效果。

本实施例的测量采用上述级配碎石板状试件轮碾成型方法所制备的级配碎石板状试件密度的方法，包括如下步骤：

11)将成型好的级配碎石板状试件连同试模水平放置；

12)将试模套框放置于试模之上，保持试模套框与试模紧密结合；

13)将塑料薄膜沿试模套框内壁及级配碎石试件上表面紧贴铺好；

14)使用储水筒向铺好的塑料薄膜上注水，直到水面与试模套框上沿齐平；

注水时，可配合注水位置，不断提起和放下塑料薄膜，以保持塑料薄膜与试模套框、试件之间的紧密贴合；

15)记录注水量，计算级配碎石板状试件的密度，可采用水位法和减重法：

151)水位法：记录储水筒初始水位高度h₁，拧开储水筒的注入开关，将水注入塑料薄膜上。当水面接近试模套框上边缘时，将水流调小，直至水面与试模套框上边缘齐平时关闭注水管，持续3～5min，记录此时的水位高度h₂，通过下式，计算注入薄膜的水的体积：

V_w＝(h₁+h₂)A_w

式中：V_w为注入薄膜的水的体积，单位cm³；h₁为储水筒初始水位高度，单位cm；h₂为储水筒注水完成后的水位高度，单位cm；A_w为储水筒横截面积，单位cm²。

152)减重法：记录储水筒和水初始质量m₁、注水完成后的质量m₂以及水温t，通过下式，计算注入薄膜的水的体积：

$V_w=\frac{m_1-m_2}{{\mathrm{\ρ}}_w};$

式中：V_w为注入薄膜的水的体积，单位cm³；m₁为储水筒和水的初始质量，单位g；m₂为储水筒和水在注水完成后的质量，单位g；ρ_w为水在温度t时的密度，单位g/cm³。

然后通过下式计算级配碎石板状试件体积：

V＝V₁+V₂-V_w；

式中：V为级配碎石板状试件体积，单位cm³；V₁为试模内部体积，单位cm³；V₂为试模套框内部体积，单位cm³；通过下式计算级配碎石板状试件密度：

${\mathrm{\ρ}}_d=\frac{m_d}{V};$

式中：ρ_d为级配碎石板状试件密度，m_d为级配碎石板状试件质量。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.级配碎石板状试件轮碾成型方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将级配碎石各档集料烘干；

2)按配比配置级配碎石混合料，拌匀后闷料12h～24h备用；

3)在试模上装好试模框架，将步骤2)所得的级配碎石混合料均匀拌和后，由边至中按顺序转圈装入试模，试模中部的碎石混合料厚度大于四周的厚度；

4)取下试模框架，将试模中的级配碎石混合料由边至中转圈夯实一遍，整平成凸圆弧形；

5)将盛有级配碎石混合料的试模置于轮碾机的轮碾平台上，启动轮碾机进行碾压，直到碾压后试件干密度达到要求的密实度，制得级配碎石板状试件。

2.根据权利要求1所述的级配碎石板状试件轮碾成型方法，其特征在于：所述步骤5)中，轮碾载荷为8-12kN。

3.根据权利要求2所述的级配碎石板状试件轮碾成型方法，其特征在于：所述步骤5)中，轮碾载荷为9kN。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的级配碎石板状试件轮碾成型方法，其特征在于：所述步骤5)中，轮碾线载荷为300N/cm。

5.测量采用权利要求1的级配碎石板状试件轮碾成型方法所制备的级配碎石板状试件密度的方法，其特征在于：包括如下步骤：

11)将成型好的级配碎石板状试件连同试模水平放置；

12)将试模套框放置于试模之上，保持试模套框与试模紧密结合；

13)将塑料薄膜沿试模套框内壁及级配碎石试件上表面紧贴铺好；

14)使用储水筒向铺好的塑料薄膜上注水，直到水面与试模套框上沿齐平；

15)记录注水量，采用水位法或减重法计算级配碎石板状试件的密度；

151)水位法：记录储水筒初始水位高度h₁，拧开储水筒的注入开关，将水注入塑料薄膜上，当水面接近试模套框上边缘时，将水流调小，直至水面与试模套框上边缘齐平时关闭注水管，持续3～5min，记录此时的水位高度h₂，通过下式，计算注入薄膜的水的体积：

V_w＝(h₁+h₂)A_w；

式中：V_w为注入薄膜的水的体积，单位cm³；h₁为储水筒初始水位高度，单位cm；h₂为储水筒注水完成后的水位高度，单位cm；A_w为储水筒横截面积，单位cm²；

152)减重法：记录储水筒和水初始质量m₁、注水完成后的质量m₂以及水温t，通过下式，计算注入薄膜的水的体积：

$V_w=\frac{m_1-m_2}{{\mathrm{\ρ}}_w};$

式中：V_w为注入薄膜的水的体积，单位cm³；m₁为储水筒和水的初始质量，单位g；m₂为储水筒和水在注水完成后的质量，单位g；ρ_w为水在温度t时的密度，单位g/cm³；

然后通过下式计算级配碎石板状试件体积：

V＝V₁+V₂-V_w；

式中：V为级配碎石板状试件体积，单位cm³；V₁为试模内部体积，单位cm³；V₂为试模套框内部体积，单位cm³；通过下式计算级配碎石板状试件密度：

${\mathrm{\ρ}}_d=\frac{m_d}{V};$

式中：ρ_d为级配碎石板状试件密度；m_d为级配碎石板状试件质量。

6.根据权利要求5所述的测量级配碎石板状试件密度的方法，其特征在于：所述步骤14)中，注水时，保持塑料薄膜与试模套框、试件之间的密贴。