CN108107194B - 一种测定沥青混合料适宜开放交通的方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测定沥青混合料适宜开放交通的方法及应用，该方法包括以下步骤：S1，制备车辙试件；S2，做室内车辙试验，得到所述车辙试件在若干个温度节点下的动稳定度；S3，采用劲度测量仪在施工现场测试所述车辙试件对应的沥青混合料摊铺碾压完成后在所述若干个温度节点下的劲度；S4，分析所述动稳定度与所述劲度之间的线性关系，得出拟合公式；S5，施工现场测量所述沥青混合料的劲度，通过所述的拟合公式推算动稳定度，确定是否开放交通。本发明的方法可快速准确的现场判断开放交通条件，进而减少交通拥堵时间，提高施工效率。
Description
技术领域
本发明涉及道路养护领域，具体涉及一种测定沥青混合料适宜开放交通的方法及应用。
背景技术
沥青混凝土路面因设计、施工、养护等原因经常会产生早期破损,需要进行维修改造,但是这些容易破损的路段一般都是交通繁忙的路段，因而在维修过程中必须克服因大修施工造成的经济损失，确保人们的出行方便及行车与施工安全，最重要的是在修整结束后可尽早开放交通。
为了确保沥青混合料摊铺层不致因早期开放交通而引起路面剪切破坏，各国都做了相应的规定。我国规范《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)中对于新建公路开放交通温度有如下规定：热拌沥青混合料路面应待摊铺层完全自然冷却，混合料表面温度低于50℃后，方可开放交通，需要提早开放交通时，可洒水冷却降低沥青混合料温度。沥青混合料若没有进行足够的降温养生，混合料就开始开放交通，将会使混合料路面出现病害而失去其应用价值。但经足够的时间降温，以保证沥青混合料达到开放交通温度时，特别是对于加铺工艺类的混合料，将会面对严重的交通堵塞。
因此，有必要加强沥青混合料合理开放条件的研究，并开发一种用于评估判断沥青混合料路面适宜开放交通的测定方法。现有的对于沥青混合料的适宜开放条件的判定，大都是通过车辙试验来测定不同温度的车辙的动稳定度，然后分析温度与动稳定度的关系，再根据现场测定温度，推测动稳定度，以判定是否开放交通。上述的测定方法可判定沥青混合料的开放交通条件，但其准确度较低，因温度与动稳定度的相关性较低，且车辙试验是在室内操作，而施工现场的沥青混合料是在室外，采用车辙试验直接判定，会产生较大的误差，其通常不能准确的判定适宜的开放交通条件。因此，伴随着该方法的开发，随着沥青混合料材料及其技术的发展，有望能够使沥青混合料开放交通条件有所提高，可以根据实际情况合理选择，以减少交通拥堵时间、提高施工效率、减少经济损失。
发明内容
因此，针对上述的问题，本发明目的在于提供一种测定沥青混合料适宜开放交通的方法及应用，以准确的在施工现场判断开放交通条件，进而减少交通拥堵时间，提高施工效率。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种测定沥青混合料适宜开放交通的方法，包括如下步骤：
S1，采用车辙轮碾成型仪制备车辙试件；
S2，做室内车辙试验，得到所述车辙试件在若干个温度节点下的动稳定度；
S3，采用劲度测量仪在施工现场测试所述车辙试件对应的沥青混合料摊铺碾压完成后在所述若干个温度节点下的劲度；
S4，分析所述动稳定度与所述劲度之间的线性关系，得出拟合公式；
S5，施工现场测量所述沥青混合料的劲度，通过所述的拟合公式推算动稳定度，确定是否开放交通。
优选地，所述车辙试件为双层结构，其包括底层和加铺层，所述底层和加铺层的尺寸均为30cm×30cm×5cm。
优选地，所述步骤S2具体为：
S21，将所述车辙试件连同试模一起，置于试验温度为60℃±1℃的恒温室中，保温时间5h-12h，然后置于车辙试验机的试验台上，试验轮的行走方向与所述车辙试件碾压或行车方向一致；
S22，启动车辙试验机，使试验轮往返行走，行走时间60min时，或车辙试件最大变形量达到25mm时为止，试验轮在行走过程中，车辙试验机自动采集数据；
S23，车辙试验机根据采集的数据自动计算动稳定度。
优选地，所述若干温度节点的选择范围为50℃-90℃。
优选地，所述步骤S4具体为：对所述沥青混合料在所述若干温度节点下的动稳定度和劲度拟合方程，以劲度为横坐标，动稳定度为纵坐标，绘制劲度-动稳定度的散点图并进行线性拟合，得出拟合公式。
优选地，所述步骤S23中动稳定度DS按下式计算：
式中：d1——对应于时间t1的变形量(mm)；
d2——对应于时间t2的变形量(mm)；
C1——车辙试验机类型系数；
C2——车辙试件系数；
N——试验轮往返碾压速度(次/min)。
一种如上述测定沥青混合料适宜开放交通方法的应用，所述方法应用于改性沥青混合料适宜开放交通条件的测定。
一种如上述测定沥青混合料适宜开放交通条件方法的应用，其所述方法应用于细粒式沥青混合料适宜开放交通条件的测定。
本发明的有益效果是：本发明的方法通过对沥青混合料的劲度测量，拟合出相关性较好的劲度-动稳定度的拟合公式，沥青混合料的劲度可通过施工现场测量，然后代入拟合公式中，推算动稳定度，以精确的现场判断各种沥青混合料的适宜开放交通条件，进而减少交通拥堵时间，提高施工效率；本发明解决了施工现场判断沥青混合料开放交通条件的难题；采用的仪器操作简单、精确度高。
附图说明
图1为实施例之双层车辙板的示意图；
图2为实施例之采用改性沥青I-D进行SMA-13混合料加铺的劲度-动稳定度的散点图及线性拟合；
图3为实施例之采用快开型改性沥青进行SMA-13混合料加铺的劲度-动稳定度的散点图及线性拟合。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案、积极效果更加清楚明白，通过以下实施例对本发明进行进一步详细说明。以下对于具体实施方案的描述仅用于解释本发明，并不限定本发明。
申请人以《公路沥青及沥青混合料试验规程》中规定的“T0719-2011沥青混合料车辙试验”为基础，提出测定沥青混合料适宜开放交通的方法，并将该方法用于采用两种不同沥青(改性沥青I-D、快开型改性沥青)用于SMA-13混合料加铺的适宜开放交通条件的测定，完善我国现有的沥青混合料判断适宜开放交通条件的方法。
实施例1
1.采用车辙轮碾成型仪制备车辙试件，该车辙试件的沥青混合料是采用改性沥青I-D用于SMA-13混合料加铺。
1.1根据图1所示的双层车辙板示意图制作试模，该双层车辙板由底板1、侧板2、下层端头板3、上层端头板4组成。底板1四周边缘、侧板2下端长边及两短边、下层端头板3外侧面两端边缘及下端长边、上层端头板4外侧面两端边缘，均开有螺孔。侧板2外侧面几何中心焊接有活动把手5，活动把手5用于操作人员移动组装好的双层车辙板。然后，采用螺钉将侧板2连接于底板1两侧，同理将下层端头板3连接于底板1之上并与侧板2连接，如此便可进行下层车辙板的成型。下层车辙板成型后将上层端头板4置于下层端头板3之上并用螺钉与侧板2连接，继续进行上层车辙板的成型，即制得试模。
1.2采用车辙轮碾成型仪使车辙试件成型，在试验室或工地制备成型的车辙试件，板块状试件为双层结构，其包括底层和加铺层，底层和加铺层的尺寸均为长30cm×宽30cm×厚5cm。试模采用上述的双层车辙板结构的试模。首先，将进行车辙试件各层沥青混合料进行配合比设计，确定制作沥青混合料车辙试件的拌和及压实温度；然后按配方准备沥青和矿料进行拌和压实制作试件的底层和加铺层。底层在轮碾成型仪压实成型后，需在室温条件下养护12h以上，然后将试模的上层端头板4安装上去，完成加铺层的碾压成型。当直接在拌和厂取拌和好的沥青混合料样品制作车辙试件检验生产配合比设计或混合料生产质量时，必须将混合料装入保温桶中，在温度下降至成型温度之前迅速送达试验室制作试件。如果温度稍有不足，可放在烘箱中稍事加热(时间不超过30min)后成型，但不得将混合料放冷却后二次加热重塑制作试件。重塑制件的试验结果仅供参考，不得用于评定配合比设计检验是否合格的标准。试件成型后，在试件上注明碾压方向，连同试模一起在常温条件下放置降低至所需测试温度以下即可开始车辙试验(以模拟现场施工直接降温的过程)。车辙试件采用双层结构，可模拟老路面加铺工情况。
2.沥青混合料车辙试验，调整车辙试验仪环境箱温度至所需测试温度，按现有《公路沥青及沥青混合料试验规程》技术要求开展车辙试验。
2.1试验轮接地压强确定：测定在要求测试温度下进行，在试验台上放置一块50mm厚的钢板，其上铺一张毫米方格纸，上铺一张新的复写纸，以规定的700N荷载后，启动试验轮静压复写纸，即可在方格纸上得出轮压面积，并由此求得接地压强。当压强不符合0.7MPa±0.05MPa时，荷载应予适当调整。
2.2将试件连同试模一起，置于已达到所需试验温度±1℃的恒温室中，保温不少于5h，也不得超过12h。在试件的试验轮不行走的部位上，粘贴一个热电偶温度计(也可在试件制作时预先将热电偶导线埋入试件一角)，控制试件温度稳定在所需试验温度±0.5℃。
2.3将试件连同试模移置于车辙试验机的试验台上，试验轮在试件的中央部位，其行走方向须与试件碾压或行车方向一致。开动车辙变形自动记录仪，然后启动车辙试验机，使试验轮往返行走，时间约1h，或最大变形达到25mm时为止。试验时，记录仪自动记录变形曲线及试件温度。
2.4采集50℃、60℃、70℃、80℃、90℃的车辙试件温度下的试件变形量。当变形过大，在未到60min变形已达25mm时，则以达到25mm(d2)的时间为t2，将其前15min为t1，此时的变形量为d1。然后车辙试验机按照沥青混合料车辙试验的动稳定度计算公式计算出上述温度节点的动稳定度。沥青混合料车辙试验的动稳定度按下式计算。
式中：d1——对应于时间t1的变形量(mm)；
d2——对应于时间t2的变形量(mm)；
C1——车辙试验机类型系数，曲柄连杆驱动加载轮往返运行方式为1.0；
C2——车辙试件系数，试验室制备宽30011111的试件为1.0；
N——试验轮往返碾压速度，通常为42次/min。
2.5得到如表1中的车辙试验动稳定数据表
表1室内车辙试验动稳定数据表
3.采用劲度测量仪在施工现场测试所述车辙试件对应的沥青混合料摊铺碾压完成后上述各温度节点下的劲度。
3.1针对采用改性沥青I-D用于SMA-13混合料加铺，采用手持式Geogauge劲度测仪在沥青混合料摊铺碾压完成后，开始进行现场Geogauge劲度测试，根据加铺层温度每间隔10℃，分别进行其劲度测试，采集温度90℃、80℃、70℃、60℃以及50℃进行劲度测试。得出采用改性沥青I-D用于SMA-13加铺混合料施工现场的不同温度沥青混合料加铺层的劲度数据。手提式Geogauge劲度测量仪，可以简单、快速及精准的测量劲度。
3.2得到施工现场测得的不同温度的劲度数据表
表2采用改性沥青I-D用于SMA-13混合料加铺施工现场的劲度数据表
4.通过上述表1和表2的数据分析不同温度条件下采用改性沥青I-D用于SMA-13混合料加铺的动稳定度数据与加铺层劲度拟合方程。以劲度值为横坐标，以动稳定度为纵坐标，利用线性回归建立关系，分析沥青混合料室内动稳定值与沥青混合料现场劲度之间的线性关系。其拟合回归示意图如图2所示，以判断沥青混凝土在降温过程中何时能发展到足够强度来抵抗车载变形的能力，依据现有规范F40-2004中对沥青混合料车辙试验动稳定度≥3000次/mm的技术要求，根据拟合公式反算劲度，随着温度的降低，劲度越来越大，当劲度值满足多少时即可满足动稳定度要求。
本实施例中，采用改性沥青I-D用于SMA-13混合料加铺，其劲度满足≥25.7MN/m、温度约满足低于61℃即可开放交通。
5.根据施工现场测量采用改性沥青I-D用于SMA-13混合料加铺的劲度，通过上述的拟合公式推算动稳定度，确定是否开放交通。
实施例2
本实施例的原理及步骤与实施例1相同，相同的地方不再详细赘述，仅描述不同的。不同的在于：本实施例测定的是快开型改性沥青进行SMA-13混合料加铺适宜开放条件。其车辙试件利用的沥青混合料是采用快开型改性沥青进行SMA-13混合料加铺。
其得到如表3所示的车辙动稳定数据表
表3室内车辙试验动稳定数据表
其得到如表4所示的劲度数据表
表4采用快开型改性沥青进行SMA-13混合料加铺施工现场的劲度数据表
通过上述表3和表4的数据，分析不同温度条件下采用快开型改性沥青用于SMA-13混合料加铺的动稳定度数据与加铺层劲度拟合方程。以劲度值为横坐标，以动稳定度为纵坐标，利用线性回归建立关系，分析沥青混合料室内动稳定值与沥青混合料现场劲度之间的线性关系。其拟合回归示意图如图3所示，以判断沥青混凝土在降温过程中何时能发展到足够强度来抵抗车载变形的能力，依据现有规范F40-2004中对沥青混合料车辙试验动稳定度≥3000次/mm的技术要求，根据拟合公式反算劲度，随着温度的降低，劲度越来越大，当劲度值满足多少时即可满足动稳定度要求。
本实施例中，采用快开型改性沥青用于SMA-13混合料加铺，其劲度满足≥19.1MN/m、温度约满足低于70℃即可开放交通。
然后，根据施工现场测量采用快开型改性沥青用于SMA-13混合料加铺的劲度，通过上述的拟合公式推算动稳定度，确定是否开放交通。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其他各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (6)
1.一种测定沥青混合料适宜开放交通的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，采用车辙轮碾成型仪制备车辙试件；
S2，做室内车辙试验，得到所述车辙试件在若干个温度节点下的动稳定度；
S3，采用劲度测量仪在施工现场测试所述车辙试件对应的沥青混合料摊铺碾压完成后在所述若干个温度节点下的劲度，所述若干温度节点的选择范围为50℃-90℃；
S4，对所述沥青混合料在所述若干温度节点下的动稳定度和劲度拟合方程，以劲度为横坐标，动稳定度为纵坐标，绘制劲度-动稳定度的散点图并进行线性拟合，得出拟合公式；
S5，施工现场测量所述沥青混合料的劲度，通过所述的拟合公式推算动稳定度，确定是否开放交通。
2.如权利要求1所述的一种测定沥青混合料适宜开放交通的方法，其特征在于，所述车辙试件为双层结构，其包括底层和加铺层，所述底层和加铺层的尺寸均为30cm×30cm×5cm。
3.如权利要求1所述的一种测定沥青混合料适宜开放交通的方法，其特征在于：所述步骤S2具体为：
S21，将所述车辙试件连同试模一起，置于试验温度为60℃±1℃的恒温室中，保温时间5h-12h，然后置于车辙试验机的试验台上，试验轮的行走方向与所述车辙试件碾压或行车方向一致；
S22，启动车辙试验机，使试验轮往返行走，行走时间60min时，或车辙试件最大变形量达到25mm时为止，试验轮在行走过程中，车辙试验机自动采集数据；
S23，车辙试验机根据采集的数据自动计算动稳定度。
4.如权利要求3所述的一种测定沥青混合料适宜开放交通的方法，其特征在于，
所述步骤S23中动稳定度DS按下式计算：
式中：d1——对应于时间t1的变形量(mm)；
d2——对应于时间t2的变形量(mm)；
C1——车辙试验机类型系数；
C2——车辙试件系数；
N——试验轮往返碾压速度(次/min)。
5.一种如权利要求1-4中任一项所述的测定沥青混合料适宜开放交通方法的应用，其特征在于，所述方法应用于采用改性沥青I-D进行SMA-13混合料加铺适宜开放交通条件的测定。
6.一种如权利要求1-4中任一项所述的测定沥青混合料适宜开放交通方法的应用，其特征在于，所述方法应用于采用快开型改性沥青进行SMA-13混合料加铺适宜开放交通条件的测定。
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