CN103487369A - 无机结合料稳定集料类混合料结构类型的测定方法 - Google Patents

无机结合料稳定集料类混合料结构类型的测定方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及了一种无机结合料稳定集料类混合料结构类型的测定方法，其步骤为（1）混合料振动成型，测定Hmix；（2）水洗筛分，获得粗集料；（3）粗集料振动成型，测定HCA；（4）混合料结构类型的判定。当Hmix＜HCA时，混合料为骨架型结构；当Hmix≮HCA时，混合料为悬浮型结构。本发明在无机结合料稳定集料类材料配合比设计过程中，测定混合料的结构类型，有利于提高材料的路用性能，延长路面使用寿命。

Description

无机结合料稳定集料类混合料结构类型的测定方法
技术领域
本发明属于道路工程领域，特别涉及一种无机结合料稳定集料类混合料结构类型的检测与评价方法。
背景技术
公路无机结合料稳定集料类混合料结构类型分为骨架型和悬浮型。《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006）要求“高速公路、一级公路的基层或上基层宜选用骨架密实型混合料”。然而，现行《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTG E51-2009）及其他相关规范均无无机结合料稳定集料类混合料结构类型的测定方法。
本发明的目的是提供一种无机结合料稳定集料类混合料结构类型的检测与评价方法。要解决的技术问题是在无机结合料稳定集料类材料配合比设计过程中，测定混合料的结构类型，以提高材料的路用性能。
发明内容
一种无机结合料稳定集料类混合料结构类型的测定方法，是通过以下步骤实现的：
（1）混合料振动成型，测定Hmix：配制干质量为180kg～200kg的混合料，平均分成20份质量相同的混合料，分别加入质量比例为1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%的水，获得共20个不同含水率的混合料，每一份混合料拌制均匀，在每一份混合料拌制后1.5小时内采用无机结合料稳定材料振动压实试验专用的振动压实机和钢模压实成型混合料试件，完成振动压实成型试验；
设定面压力和振动频率，在钢模中装满所配置的不同含水率的混合料，开始振动压实成型试验，在振动压头回弹跳起时，停止振动，记录各个不同含水率混合料的振动压实时间；测定每个含水率对应的压实后的混合料的高度，以压实后混合料的高度为纵坐标、含水率为横坐标，绘图获得最小高度Hmix；
（2）水洗筛分，获得粗集料：在每一份混合料压实后5min内，用铲子将压实后的混合料倒入容器内，20份混合料均倒入同一容器中，加入180kg～200kg的水，用钢棒搅拌，充分松散后，过4.75mm的方孔筛，收集粒径大于4.75mm的粗集料，放置烘箱中，在100℃条件下烘干至恒重；
（3）粗集料振动成型，测定HCA：取步骤（2）所得的烘干后的粗集料，平均分成质量相同的10份粗集料，分别加入质量比例为1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%的水，获得10个不同含水率的粗集料，均匀拌制每一份粗集料；在钢模中装满所配置的每一份不同含水率的粗集料，在每一份粗集料拌制后5min内采用无机结合料稳定材料振动压实试验专用振动压实机和钢模压实成型粗集料试件，完成振动压实成型试验后，取出振动压实机的压头，在每一份粗集料表面盖上圆柱体钢质盖子，在钢模四周均匀间隔4个位置处测定每个含水率对应的压实后的4个粗集料的高度，将每个含水率所测得的4个粗集料的高度取平均值，获得该含水率的平均高度，以压实后粗集料的平均高度为纵坐标、含水率为横坐标，绘图获得最小高度HCA；
（4）混合料结构类型的判定：当Hmix＜HCA时，混合料为骨架型结构；当Hmix≮HCA时，混合料为悬浮型结构。
上述方法中，步骤（1）所述混合料包括水泥稳定级配碎石、水泥粉煤灰稳定级配碎石、石灰粉煤灰级配碎石或石灰粉煤灰级配砂砾。
上述方法中，步骤（1）所述钢模的内径152mm、高175mm；所述面压力为0.11MPa～0.2MPa；所述振动频率31Hz～35Hz。
上述方法中，步骤（3）所述的钢模的内径152mm、高175mm；步骤（3）所述振动压实成型试验采用与步骤（1）中混合料振动压实成型试验中相同的面压力和振动频率，步骤（3）中各个不同含水率粗集料的振动压实时间采用步骤（1）中混合料振动压实成型试验中对应相同含水率混合料所记录的振动压实时间；所述面压力为0.11MPa～0.2MPa，振动频率为31Hz～35Hz；步骤（3）所述圆柱体钢质盖子的直径为150mm、高为2mm。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
现行《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTG E51-2009）及其他相关规范均无无机结合料稳定集料类混合料结构类型的测定方法，无法评定混合料的结构类型。本发明在无机结合料稳定集料类材料配合比设计过程中，测定混合料的结构类型，有利于提高材料的路用性能，延长路面使用寿命。
附图说明
图1为实施例1压实后混合料试件含水率-试件高度曲线。
图2为实施例1压实后粗集料试件含水率-试件高度曲线。
图3为实施例2压实后混合料试件含水率-试件高度曲线。
图4为实施例2压实后粗集料试件含水率-试件高度曲线。
具体实施方式
下面结合实例对本发明作进一步详细说明：
实施例一骨架型结构的混合料
（1）混合料振动成型，测定Hmix
配制一种干质量为180kg的水泥稳定级配碎石混合料，平均分成20份质量相同的混合料，分别加入质量比例为1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%的水，获得共20个不同含水率的混合料，均匀拌制每一份混合料；在每一份混合料拌制后1.5小时内完成振动压实成型试验。
采用无机结合料稳定材料振动压实试验专用振动压实机和钢模压实成型混合料试件。钢模的内径152mm、高175mm。采用0.11MPa的面压力，31Hz的振动频率。在钢模中装满所配置的不同含水率的混合料，开始振动压实成型试验，在振动压头回弹跳起时，停止振动，记录20个不同含水率混合料的振动压实时间。记录含水率1%～20%的混合料的振动压实时间，见表1。
表1实施例1混合料振动压实时间
Figure BDA0000384582680000051
测定每个含水率对应的压实后的混合料的高度。以压实后混合料的高度为纵坐标、含水率为横坐标，绘图获得最小高度Hmix=156mm。如图1所示。
（2）水洗筛分，获得粗集料
在每一份混合料压实后5min内，用铲子将压实后的混合料倒入容器内，20份混合料均倒入同一容器中，加入180kg水，用钢棒搅拌，充分松散后，过4.75mm的方孔筛。收集粒径大于4.75mm的粗集料，放置烘箱中，在100℃条件下烘干至恒重。
（3）粗集料振动成型，测定HCA
取步骤（2）所得的烘干后的粗集料，平均分成质量相同的10份，分别加入质量比例为1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%的水，获得10个不同含水率的粗集料，均匀拌制每一份粗集料；在粗集料拌制后5min内完成振动压实成型试验。
采用无机结合料稳定材料振动压实试验专用振动压实机和钢模压实成型粗集料试件。钢模的内径152mm、高175mm。采用0.11MPa的面压力、31Hz的振动频率、各个含水率粗集料的振动压实时间采用步骤（1）中混合料振动压实成型试验中对应相同含水率混合料所记录的振动压实时间。
然后，取出振动压实机的压头，在粗集料表面盖上直径为150mm、高2mm的圆柱体钢质盖子，在钢模四周均匀间隔4个位置处测定每个含水率对应的压实后的4个粗集料的高度，将每个含水率所测得的4个粗集料的高度取平均值，获得该含水率的平均高度。以压实后粗集料的平均高度为纵坐标、含水率为横坐标，绘图获得最小高度HCA=164mm。如图2所示。
（4）混合料结构类型的判定
由于Hmix＜HCA，该混合料为骨架型结构。
实施例二悬浮型结构的混合料
（1）混合料振动成型，测定Hmix
采用与实施例1相同的原材料，配制一种干质量为200kg的水泥稳定级配碎石混合料，平均分成20份质量相同的混合料，分别加入质量比例为1%、2%、3%、4%、5%、……17%、18%、19%、20%的水，获得共20个不同含水率的混合料，均匀拌制混合料；在混合料拌制后1.5小时内完成振动压实成型试验。
采用无机结合料稳定材料振动压实试验专用振动压实机和钢模压实成型混合料试件。钢模的内径152mm、高175mm。采用0.2MPa的面压力，35Hz的振动频率。在钢模中装满所配置的不同含水率的混合料，开始振动压实成型试验，在振动压头回弹跳起时，停止振动，记录20个不同含水率混合料的振动压实时间，见表2。
表2实施例2混合料振动压实时间
测定每个含水率对应的压实后的混合料的高度。以压实后混合料的高度为纵坐标、含水率为横坐标，绘图获得最小高度Hmix=155mm。如图3所示。
（2）水洗筛分，获得粗集料
在混合料压实后5min内，用铲子将压实后的混合料倒入容器内，加入200kg水，用钢棒搅拌，充分松散后，过4.75mm的方孔筛。收集粒径大于4.75mm的粗集料，放置烘箱中，在100℃条件下烘干至恒重。
（3）粗集料振动成型，测定HCA
取步骤（2）所得的烘干后的粗集料，平均分成质量相同的10份，加入质量比例为1%、2%、3%、……8%、9%、10%的水，获得10个不同含水率的粗集料，均匀拌制每一份粗集料；在粗集料拌制后5min内完成振动压实成型试验。
采用无机结合料稳定材料振动压实试验专用振动压实机和钢模压实成型粗集料试件。钢模的内径152mm、高175mm。采用0.2MPa的面压力，35Hz的振动频率、各个含水率粗集料的振动压实时间采用步骤（1）中混合料振动压实成型试验中对应相同含水率混合料所记录的振动压实时间。
取出振动压实机的压头，在粗集料表面盖上直径为150mm、高2mm的圆柱体钢质盖子，在钢模四周均匀间隔4个位置处测定每个含水率对应的压实后的4个粗集料的高度，将每个含水率所测得的4个粗集料的高度取平均值，获得该含水率的平均高度。以压实后粗集料的平均高度为纵坐标、含水率为横坐标，绘图获得最小高度HCA=150mm。如图4所示。
（4）混合料结构类型的判定
由于Hmix≮HCA，该混合料为悬浮型结构。
通过试验测定了上述2个实施例中混合料结构类型与温缩系数、干缩系数和抗冲刷能力的关系，以说明本发明有益效果。
采用《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTG E51-2009）中无机结合料稳定材料干缩试验方法（T0854-2009）、温缩试验方法（T0855-2009）和抗冲刷试验方法（T0860-2009）测定了上述2个实施例中混合料的温缩系数、干缩系数和抗冲刷能力。试验结果见表3。
表3混合料的温缩系数、干缩系数和抗冲刷能力试验结果
Figure BDA0000384582680000081
由表3可见，实施例1骨架型结构混合料的温缩系数小；干缩系数小；冲刷质量损失小于实施例2悬浮型结构混合料的1/3。
说明本发明在无机结合料稳定集料类材料配合比设计过程中，测定混合料的结构类型，有利于提高材料的路用性能。

Claims (4)

1.一种无机结合料稳定集料类混合料结构类型的测定方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）混合料振动成型，测定Hmix：配制干质量为180kg~200kg的混合料，平均分成20份质量相同的混合料，分别加入质量比例为1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%的水，获得共20个不同含水率的混合料，每一份混合料拌制均匀，在每一份混合料拌制后1.5小时内采用无机结合料稳定材料振动压实试验专用的振动压实机和钢模压实成型混合料试件，完成振动压实成型试验；
设定面压力和振动频率，在钢模中装满所配置的不同含水率的混合料，开始振动压实成型试验，在振动压头回弹跳起时，停止振动，记录各个不同含水率混合料的振动压实时间；测定每个含水率对应的压实后的混合料的高度，以压实后混合料的高度为纵坐标、含水率为横坐标，绘图获得最小高度Hmix；
（2）水洗筛分，获得粗集料：在每一份混合料压实后5min内，用铲子将压实后的混合料倒入容器内，20份混合料均倒入同一容器中，加入180kg~200kg的水，用钢棒搅拌，充分松散后，过4.75mm的方孔筛，收集粒径大于4.75mm的粗集料，放置烘箱中，在100℃条件下烘干至恒重；
（3）粗集料振动成型，测定HCA：取步骤（2）所得的烘干后的粗集料，平均分成质量相同的10份粗集料，分别加入质量比例为1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%的水，获得10个不同含水率的粗集料，均匀拌制每一份粗集料；在钢模中装满所配置的每一份不同含水率的粗集料，在每一份粗集料拌制后5min内采用无机结合料稳定材料振动压实试验专用振动压实机和钢模压实成型粗集料试件，完成振动压实成型试验后，取出振动压实机的压头，在每一份粗集料表面盖上圆柱体钢质盖子，在钢模四周均匀间隔4个位置处测定每个含水率对应的压实后的4个粗集料的高度，将每个含水率所测得的4个粗集料的高度取平均值，获得该含水率的平均高度，以压实后粗集料的平均高度为纵坐标、含水率为横坐标，绘图获得最小高度H CA ；
（4）混合料结构类型的判定：当Hmix＜HCA时，混合料为骨架型结构；当Hmix≮HCA时，混合料为悬浮型结构。
2.根据权利要求1所述的一种无机结合料稳定集料类混合料结构类型的测定方法，其特征在于，步骤（1）所述混合料包括水泥稳定级配碎石、水泥粉煤灰稳定级配碎石、石灰粉煤灰级配碎石或石灰粉煤灰级配砂砾。
3.根据权利要求1所述的一种无机结合料稳定集料类混合料结构类型的测定方法，其特征在于，步骤（1）所述钢模的内径152mm、高175mm；所述面压力为0.11MPa~0.2MPa；所述振动频率31Hz~35Hz。
4.根据权利要求1所述的一种无机结合料稳定集料类混合料结构类型的测定方法，其特征在于，步骤（3）所述的钢模的内径152mm、高175mm；步骤（3）所述振动压实成型试验采用与步骤（1）中混合料振动压实成型试验中相同的面压力和振动频率，步骤（3）中各个不同含水率粗集料的振动压实时间采用步骤（1）中混合料振动压实成型试验中对应相同含水率混合料所记录的振动压实时间；所述面压力为0.11MPa~0.2MPa，振动频率为31Hz~35Hz；步骤（3）所述圆柱体钢质盖子的直径为150mm、高为2mm。
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