CN106468634B - 改进的沥青混合料浸水马歇尔稳定度试验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了改进的沥青混合料浸水马歇尔稳定度试验方法，具体步骤如下：第一步，取样；第二步，标准水浴；第三步，负压水浴；第四步，密封水浴；第五步，计算：沥青混合料马歇尔稳定度水损失率MS0＝{(MS3‑MS2)/MS1}×100％。本申请的改进的沥青混合料浸水马歇尔稳定度试验方法，本申请引入试件浸水抽真空的处理过程，模拟南方湿热地区雨水在车辆荷载作用下的泵吸作用，加大水对集料与沥青界面的侵蚀程度，逼真还原野外环境；本申请以塑料密封袋包装干燥试件并水浴，密封袋隔绝了水，排除水对干燥试件的侵蚀；本申请采用全新的计算方法，将水对稳定度的损害程度单纯的表达，克服了原有浸水马歇尔稳定度试验结果被沥青老化作用干扰的缺陷。

Description

改进的沥青混合料浸水马歇尔稳定度试验方法
技术领域
本发明涉及道路工程测试领域，具体涉及一种改进的沥青混合料浸水马歇尔稳定度试验方法。
背景技术
在《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中，沥青混合料马歇尔稳定度试验(T0709-2011)和沥青混合料冻融劈裂试验(T0729-2000)用于评价混合料水稳定性。其中冻融劈裂试验中试件处理需要经过“浸水抽真空15min—常压静置30min—冰箱-18℃冷冻16h—60℃水浴24h—25℃水浴2h”严格且复杂过程。而浸水马歇尔稳定度试验则较为简便，试件在60℃水浴中分别恒温一段时间即可，其评价指标为浸水残留稳定度，计算方法为沥青混合料试件浸水48h的稳定度与浸水30～40min(标准马歇尔试件，大型马歇尔试件为45-60min)的稳定度的比值。通常情况下，浸水残留稳定度的数值是＜100％的，因为水对沥青混合料有侵蚀和损害作用。但是很多研究表明，该数值也经常会出现＞100％的情况，造成混合料抗水损害性能很好的假象，但路面上还是会出现坑槽、松散等病害。正是因为残留稳定度时而＜100％时而＞100％，使得业内人士对该方法能否客观真实评价沥青混合料的抗水损害能力产生质疑。
通过对试验原理进行分析，发现浸水马歇尔试验存在缺陷。沥青混合料试件在60℃水中浸泡过程中，同时受两种截然相反的作用影响。一方面，水的副作用的是显而易见的，水会侵蚀沥青混合料，影响沥青与集料的黏附性，进而损害了试件的强度和稳定度；另一方面，60℃的高温以及48小时的浸泡时间，会让沥青老化变硬，进而增强了试件的强度和稳定度，这一点发明人已经通过室内研究中证实。当水的侵蚀作用超过了沥青老化作用，浸水残留稳定度便小于100％；当沥青老化作用超过了水的侵蚀作用，浸水残留稳定度数值便大于100％，浸水残留稳定度结果是两者的叠加作用结果，现有的浸水马歇尔试验无法将沥青老化作用对稳定度的影响排除，也就无法准确获得水对稳定度的影响，必然导致评价沥青混合料水稳定性的失效。将该分析结果外推，可以发现冻融劈裂试验也存在同样的缺陷，试件处理过程不可避免的造成了沥青老化，但是计算结果却无法将这部分影响剔除。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种能够准确获取水对沥青混合料马歇尔稳定度损害程度的改进的沥青混合料浸水马歇尔稳定度试验方法。
为实现该技术目的，本发明的方案是：改进的沥青混合料浸水马歇尔稳定度试验方法，具体步骤如下：
第一步，取样：取试件烘干，将获得的干燥试件分为三组，每组干燥试件数量不少于6个；
第二步，标准水浴：将一组干燥试件置于60℃的恒温水槽中保温，标准马歇尔试件保温30～40min，大型马歇尔试件保温45～60min，采用马歇尔稳定度仪进行试验，获得稳定度MS1，单位kN；
第三步，负压水浴：将一组干燥试件分别放入沥青混合料理论最大相对密度仪的负压容器中，注入水将试件全部浸没，开启真空泵使负压容器在2min内达到3.7kPa±0.3kPa负压，持续15min±2min，卸压后将试件取出置于60℃的恒温水槽中保温48h，采用马歇尔稳定度仪进行试验，获得稳定度MS2，单位kN；
第四步，密封水浴：将一组干燥试件分别放入密封袋，将干燥试件连同密封袋置于60℃的恒温水槽中，样品袋口须露出水面，排出袋内多余空气后封口，试件保温48h后采用马歇尔稳定度仪进行试验，获得稳定度MS3，单位kN；
第五步，计算：沥青混合料马歇尔稳定度水损失率MS0＝{(MS3-MS2)/MS1}×100％。
作为优选，所述第四步中水槽中水面应高出密封后的干燥试件不少于10cm。
作为优选，所述第三步中，注入水将试件全部浸没的操作中水温为60℃。
本发明的有益效果，本申请的改进的沥青混合料浸水马歇尔稳定度试验方法，步骤二中采纳了《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)里沥青混合料冻融劈裂试验(T0729-2000)中对试件浸水抽真空的处理过程，研究认为该过程能够加强水对混合料的侵蚀，具有一定的合理性，本申请引入该过程并加以优化，以60℃的水浸泡试件并抽真空，模拟南方湿热地区雨水在车辆荷载作用下的泵吸作用，加大水对集料与沥青界面的侵蚀程度，逼真还原野外环境；
本申请的改进的沥青混合料浸水马歇尔稳定度试验方法，以塑料密封袋包装干燥试件并水浴，密封袋隔绝了水，排除水对干燥试件的侵蚀；要求水槽中水面要高出干燥试件10cm，此时密封袋在较大的水压力作用下紧紧包裹在干燥试件表面，隔绝了空气；要求密封袋口露出水面，挤出多余空气并封口，防止进水的同时进一步杜绝了试件与空气接触的可能；上述处理保证了干燥试件仅受温度作用，经室内试验证明该方法切实可行；
本申请的改进的沥青混合料浸水马歇尔稳定度试验方法，采用全新的计算方法，摒弃了原有浸水残留稳定度的计算方法，以浸水残留稳定度水损失率表征混合料的抗水损害能力，将水对稳定度的损害程度单纯的表达，克服了原有浸水马歇尔稳定度试验结果被沥青老化作用干扰的缺陷；
本申请的改进的沥青混合料浸水马歇尔稳定度试验方法，所涉及的试验设备及装置均为行业基本设备，无需增加新设备投入，操作简便，人员熟练，易于掌握；只需多准备一组试件，为保证数据的准确性，每组试件的个数不得少于6个，并按照数理统计方法进行计算。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。
本发明所述的具体实施例为改进的沥青混合料浸水马歇尔稳定度试验方法，具体步骤如下：
第一步，取样：取试件烘干，将获得的干燥试件分为三组，每组干燥试件数量不少于6个；
第二步，标准水浴：将一组干燥试件置于60℃的恒温水槽中保温，标准马歇尔试件保温30～40min，大型马歇尔试件保温45～60min，采用马歇尔稳定度仪进行试验，获得稳定度MS1，单位kN；
第三步，负压水浴：将一组干燥试件分别放入沥青混合料理论最大相对密度仪的负压容器中，注入水将试件全部浸没，开启真空泵使负压容器在2min内达到3.7kPa±0.3kPa负压，持续15min±2min，卸压后将试件取出置于60℃的恒温水槽中保温48h，采用马歇尔稳定度仪进行试验，获得稳定度MS2，单位kN；
第四步，密封水浴：将一组干燥试件分别放入密封袋，将干燥试件连同密封袋置于60℃的恒温水槽中，样品袋口须露出水面，排出袋内多余空气后封口，试件保温48h后采用马歇尔稳定度仪进行试验，获得稳定度MS3，单位kN；
第五步，计算：沥青混合料马歇尔稳定度水损失率MS0＝{(MS3-MS2)/MS1}×100％。
为了保证试验的稳定性，所述第四步中水槽中的水面应高出干燥试件不少于10cm。由于干燥试件外部包裹有密封袋，10cm下的水压力足以保证塑料袋紧紧包裹在干燥试件表面，隔绝了空气，同时低于10cm可以保证水浴恒温效果更稳定。
为了提高实验稳定性，保证环境温度的一致性，所述第三步中，注入水将试件全部浸没的操作中水温为60℃。注水是温度保证为60℃，减少因为不同水温带来的新影响因素。
具体测试数据如下：
一种沥青混合料，按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20)的方法制备三组标准马歇尔试件，每组6个试件，尺寸满足上述规范要求。将三组试件按照本申请的方法进行试验，结果如下。
表1浸水马歇尔试验结果
试验条件 稳定度(kN)
60℃浸水30～40min 12.58
60℃浸水48h 12.67
浸水抽真空后60℃浸水48h 12.36
样品袋密封水浴48h 13.31
由表1可以看出：
(1)干燥试件浸水抽真空后、60℃浸水48h的稳定度为12.36kN，其结果低于60℃浸水48h的稳定度12.67kN，表明浸水抽真空能够加深水对稳定度的损害程度；
(2)按照原有计算方法，浸水残留稳定度：12.67/12.58*100％＝100.7％，原有的算法将水对稳定度的侵蚀和沥青老化对稳定度的强化混为一谈，无法体现水的单一影响；
(3)按照本申请的计算方法，浸水马歇尔稳定度水损害损失率：(13.31-12.36)/12.58*100％＝7.5％。
该沥青混合料的浸水残留稳定度＞100％，传统意义上被认为具有很强的抗水损害能力，实际水对稳定度造成的损失率却是7.5％。本申请能够将原有方法中水的作用和温度的作用有效分离，将沥青混合料的水损害程度单纯的表达，便于准确认识和研究沥青混合料水稳定性，克服了原有方法的缺陷，且工作量增加不大，也无需增加试验设备，实际操作可行。
综上所述，本申请的改进的沥青混合料浸水马歇尔稳定度试验方法，步骤2中采纳了《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)里沥青混合料冻融劈裂试验(T0729-2000)中对试件浸水抽真空的处理过程，研究认为该过程能够加强水对混合料的侵蚀，具有一定的合理性，本申请引入该过程并加以优化，以60℃的水浸泡试件并抽真空，模拟南方湿热地区雨水在车辆荷载作用下的泵吸作用，加大水对集料与沥青界面的侵蚀程度，逼真还原野外环境；
本申请的改进的沥青混合料浸水马歇尔稳定度试验方法，以塑料密封袋包装干燥试件并水浴，密封袋隔绝了水，排除水对干燥试件的侵蚀；要求水槽中水面要高出干燥试件10cm，此时密封袋在水压力作用下紧紧包裹在干燥试件表面，隔绝了空气；要求密封袋口露出水面，挤出多余空气并封口，防止进水的同时进一步杜绝了试件与空气接触的可能；上述处理保证了干燥试件仅受温度作用，经室内试验证明该方法切实可行；同时，申请人采用真空包装机对试件抽真空包装试验，试验结果证明本发明的塑料袋密封方法与抽真空包装的效果很接近，但操作上更简便，不需要增加设备；
本申请的改进的沥青混合料浸水马歇尔稳定度试验方法，采用全新的计算方法，摒弃了原有浸水残留稳定度的计算方法，以浸水残留稳定度水损失率表征混合料的抗水损害能力，将水对稳定度的损害程度单纯的表达，克服了原有浸水马歇尔稳定度试验结果被沥青老化作用干扰的缺陷；
本申请的改进的沥青混合料浸水马歇尔稳定度试验方法，所涉及的试验设备及装置均为行业基本设备，无需增加新设备投入，操作简便，人员熟练，易于掌握；只需多准备一组试件(原方法需2组试件，本申请需3组试件)，为保证数据的准确性，每组试件的个数不得少于6个，并按照数理统计方法进行计算。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (3)

1.改进的沥青混合料浸水马歇尔稳定度试验方法，其特征在于：具体步骤如下：
第一步，取样：取试件烘干，将获得的干燥试件分为三组，每组干燥试件数量不少于6个；
第二步，标准水浴：将一组干燥试件置于60℃的恒温水槽中保温，标准马歇尔试件保温30～40min，大型马歇尔试件保温45～60min，采用马歇尔稳定度仪进行试验，获得稳定度MS1，单位kN；
第三步，负压水浴：将一组干燥试件分别放入沥青混合料理论最大相对密度仪的负压容器中，注入水将试件全部浸没，开启真空泵使负压容器在2min内达到3.7kPa±0.3kPa负压，持续15min±2min，卸压后将试件取出置于60℃的恒温水槽中保温48h，采用马歇尔稳定度仪进行试验，获得稳定度MS2，单位kN；
第四步，密封水浴：将一组干燥试件分别放入密封袋，将干燥试件连同密封袋置于60℃的恒温水槽中，样品袋口须露出水面，排出袋内多余空气后封口，试件保温48h后采用马歇尔稳定度仪进行试验，获得稳定度MS3，单位kN；
第五步，计算：沥青混合料马歇尔稳定度水损失率MS0＝{(MS3-MS2)/MS1}×100％。
2.根据权利要求1所述的改进的沥青混合料浸水马歇尔稳定度试验方法，其特征在于：所述第四步中水槽中水面应高出密封后的干燥试件不少于10cm。
3.根据权利要求1所述的改进的沥青混合料浸水马歇尔稳定度试验方法，其特征在于：所述第三步中，注入水将试件全部浸没的操作中水温为60℃。
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