CN108181452A - 一种排水沥青混合料冻胀破坏性试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种排水沥青混合料冻胀破坏性试验方法，室内成型排水沥青混合料的大型马歇尔试件并分为标准试验组、第一冻融循环试验组和第二冻融循环试验组；将冻融循环试验组中的马歇尔试件放入低温试验箱中恒温；将冻融循环试验组中的马歇尔试件从低温试验箱中取出放入水浴中恒温融化；将解冻后的冻融循环试验组中的马歇尔试件再次放入低温试验箱中，重复循环试验；将各试验组中的马歇尔试件放入水浴中恒温；用万能材料试验机对马歇尔试件进行试验；计算试验组中马歇尔试件的弯拉强度；计算冻融循环试验组冻融劈裂残留强度比。该发明对沥青混合料进行多次冻融循环后测试其弯拉强度和劈裂残留强度比，用以优化设计低温地区的排水沥青路面混合料特征。
Description
技术领域
本发明涉及沥青混合料性能检测技术领域，特别是一种排水沥青混合料冻胀破坏性试验方法。
背景技术
沥青混合料的疲劳是指材料在荷载重复作用下产生不可恢复的强度衰减积累所引起的一种损伤现象，而沥青混合料的抗疲劳能力正是反映了它承受重复荷载而不断裂的能力。根据荷载的不同分为交通荷载重复作用引起的疲劳和温度循环作用引起的温度疲劳,前者是因为交通荷载的重复作用，使得路面结构内产生的微小变形得到累积，当这种变形继续增大扩展时，将导致路面的破损发生；而后者是由于低温地区的沥青路面长期暴露在强紫外线、大风、日差较大的环境中，气温较长周期性地变化引起温度场、温度应力场的周期变化，当温度应力的累积超过沥青混合料的极限抗拉强度时，路面就将发生疲劳破损。
在季节温差较大的地区，冬季由于水分的存在会导致沥青混合料和排水沥青路面因温度的高低交替发生反复的冻融现象，反复冻融的发生会进一步加剧沥青混合料和排水沥青路面的冻胀破，所以针对季节温差较大的特殊地理气候环境的地区，研究沥青混合料经过冻融循环后的冻胀破坏性能是很有必要的，能够更加实际的反应这类地区路面结构的力学行为。
尽管现行沥青混合料试验规程中涉及到了沥青混合料的冻融劈裂试验但是至今没有能够反映沥青混合料重复冻融的性能试验。这也是导致季节温差较大地区沥青混合料材料选择不合理，容易引发后期使用病害的重要原因之一。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种排水沥青混合料冻胀破坏性试验方法，该方法对沥青混合料进行多次冻融循环后测试其弯拉强度和劈裂残留强度比，可作为排水沥青混合料在低温结冰与春季融冰状态下沥青混合料冻胀破坏程度大小的指标，用以优化设计低温地区的排水沥青路面混合料特征，降低了排水沥青路面后期使用产生病害的概率。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种排水沥青混合料冻胀破坏性试验方法，包括以下步骤：
a、室内成型排水沥青混合料的大型马歇尔试件并分组；将成型的马歇尔试件分为标准试验组、第一冻融循环试验组和第二冻融循环试验组，每个试验组的马歇尔试件的个数均为4个；
b、将第一冻融循环试验组和第二冻融循环试验组中的马歇尔试件放入不锈钢材质的试验杯中编号，并用水淹没马歇尔试件的顶面；
c、将第一冻融循环试验组和第二冻融循环试验组中的马歇尔试件放入低温试验箱中恒温24小时；
d、将第一冻融循环试验组和第二冻融循环试验组中的马歇尔试件从低温试验箱中取出放入60℃水浴中恒温融化24小时；
e、将解冻后的第一冻融循环试验组和第二冻融循环试验组中的马歇尔试件再次放入低温试验箱中，重复步骤c和步骤d循环试验，且第一冻融循环试验组的循环次数为3次，第二冻融循环试验组的循环次数为4次；
f、将标准试验组、第一冻融循环试验组和第二冻融循环试验组中的马歇尔试件放入25℃水浴中恒温2小时；
g、用万能材料试验机对标准试验组、第一冻融循环试验组和第二冻融循环试验组中的马歇尔试件进行试验，并分别记录每个试件被破坏时的荷载；
h、分别计算标准试验组、第一冻融循环试验组和第二冻融循环试验组中马歇尔试件的弯拉强度RT1、RT2和RT3；
i、分别计算第一冻融循环试验组冻融循环3次劈裂残留强度比TSR3和第二冻融循环试验组冻融循环4次劈裂残留强度比TSR4；其中，
上述方案中，对马歇尔试件进行循环冻融可以更准确地模拟排水沥青路面在季节温差较大地区的实际情况，得到符合实际使用情况的性能指标，试验数据更有现实意义，可反映沥青混合料在温差较大情况下的冻胀破坏性能，为季节温差较大地区的沥青混合料设计提供依据，对不同的沥青混合料进行性能评价，就能够通过对比分析优选适用于季节温差较大地区的沥青混合料；其次，马歇尔试件在冻融时的选用不锈钢材质的试验杯，冻融循环过程中的变形小，可提高冻胀破坏小参数的精度；另外，本发明所需的试验设备较为简单，操作方便，便于试验推广。
作为上述方案的进一步优化，在步骤a中，室内成型的每个马歇尔试件的空隙率与所有马歇尔试件的平均空隙率之间的差值小于等于±0.5％。对进行试验的马歇尔试件选用沥青混合料空隙率偏差小的试件可保证测得的性能指标的精度，而且便于第一冻融循环试验组和第二冻融循环试验组中的试件与标准试验组中的试件进行对比分析，具体的，可先选3个空隙率接近的试件，标准试验组、第一冻融循环试验组和第二冻融循环试验组每组各得一个原则，并对每组中空隙率接近的试件进行编号，以此类推，在每一组中配置4个马歇尔试件。
作为上述方案的进一步优化，所述步骤a还包括以下步骤：
将成型并分好组的马歇尔试件预留养生周期；其中，对于非改性沥青混合料放置的养生周期为24h-168h，对于改性沥青混合料放置的养生周期为48h-168h，对于高粘度改性沥青混合料放置的养生周期为60h-168h，对于高聚合物改性沥青混合料放置的养生周期为72h-168h。对沥青混合料进行养生是使沥青混合料在一定温度和湿度环境下经历一段时间,使其水分逐渐减少而形成强度的过程，对沥青混合料进行养生使其强度和模量达到最大值后再进行冻融循环，可以保证测得的试验数据的有效性和合理性。
作为上述方案的进一步优化，所述步骤c中，低温试验箱恒温时的温度比排水沥青混合料工程所在地前20年的极限温度低5℃。可以模拟最大温差条件下沥青混合料的冻胀破坏性，进一步提高了室内试验时测得数据的合理性和有效性。
本发明的有益效果是：
1、本发明对沥青混合料进行多次冻融循环后测试其弯拉强度和劈裂残留强度比，可作为排水沥青混合料在低温结冰与春季融冰状态下沥青混合料冻胀破坏程度大小的指标，用以优化设计低温地区的排水沥青路面混合料特征，降低了排水沥青路面后期使用产生病害的概率。
2、对进行试验的马歇尔试件选用沥青混合料空隙率偏差小的试件可保证测得的性能指标的精度，而且便于第一冻融循环试验组和第二冻融循环试验组中的试件与标准试验组中的试件进行对比分析。
3、对沥青混合料进行养生使其强度和模量达到最大值后再进行冻融循环，可以保证测得的试验数据的有效性和合理性。
4、低温试验箱恒温时的温度比排水沥青混合料工程所在地前20年的极限温度低5℃，可以模拟最大温差条件下沥青混合料的冻胀破坏性，进一步提高了室内试验时测得数据的合理性和有效性。
具体实施方式
实施例
在其中一个实施例中，一种排水沥青混合料冻胀破坏性试验方法，包括以下步骤：
a、室内成型排水沥青混合料的大型马歇尔试件并分组；将成型的马歇尔试件分为标准试验组、第一冻融循环试验组和第二冻融循环试验组，每个试验组的马歇尔试件的个数均为4个；
b、将第一冻融循环试验组和第二冻融循环试验组中的马歇尔试件放入不锈钢材质的试验杯中编号，并用水淹没马歇尔试件的顶面；
c、将第一冻融循环试验组和第二冻融循环试验组中的马歇尔试件放入低温试验箱中恒温24小时；
d、将第一冻融循环试验组和第二冻融循环试验组中的马歇尔试件从低温试验箱中取出放入60℃水浴中恒温融化24小时；
e、将解冻后的第一冻融循环试验组和第二冻融循环试验组中的马歇尔试件再次放入低温试验箱中，重复步骤c和步骤d循环试验，且第一冻融循环试验组的循环次数为3次，第二冻融循环试验组的循环次数为4次；
f、将标准试验组、第一冻融循环试验组和第二冻融循环试验组中的马歇尔试件放入25℃水浴中恒温2小时；
g、用万能材料试验机对标准试验组、第一冻融循环试验组和第二冻融循环试验组中的马歇尔试件进行试验，并分别记录每个试件被破坏时的荷载；
h、分别计算标准试验组、第一冻融循环试验组和第二冻融循环试验组中马歇尔试件的弯拉强度RT1、RT2和RT3；
i、分别计算第一冻融循环试验组冻融循环3次劈裂残留强度比TSR3和第二冻融循环试验组冻融循环4次劈裂残留强度比TSR4；其中，
上述方案中，对马歇尔试件进行循环冻融可以更准确地模拟排水沥青路面在季节温差较大地区的实际情况，得到符合实际使用情况的性能指标，试验数据更有现实意义，可反映沥青混合料在温差较大情况下的冻胀破坏性能，为季节温差较大地区的沥青混合料设计提供依据，对不同的沥青混合料进行性能评价，就能够通过对比分析优选适用于季节温差较大地区的沥青混合料；其次，马歇尔试件在冻融时的选用不锈钢材质的试验杯，冻融循环过程中的变形小，可提高冻胀破坏小参数的精度；另外，本发明所需的试验设备较为简单，操作方便，便于试验推广。
在另外一个实施例中，在步骤a中，室内成型的每个马歇尔试件的空隙率与所有马歇尔试件的平均空隙率之间的差值小于等于±0.5％。对进行试验的马歇尔试件选用沥青混合料空隙率偏差小的试件可保证测得的性能指标的精度，而且便于第一冻融循环试验组和第二冻融循环试验组中的试件与标准试验组中的试件进行对比分析，具体的，可先选3个空隙率接近的试件，标准试验组、第一冻融循环试验组和第二冻融循环试验组每组各得一个原则，并对每组中空隙率接近的试件进行编号，以此类推，在每一组中配置4个马歇尔试件。
在另外一个实施例中，所述步骤a还包括以下步骤：
将成型并分好组的马歇尔试件预留养生周期；其中，对于非改性沥青混合料放置的养生周期为24h-168h，对于改性沥青混合料放置的养生周期为48h-168h，对于高粘度改性沥青混合料放置的养生周期为60h-168h，对于高聚合物改性沥青混合料放置的养生周期为72h-168h。对沥青混合料进行养生是使沥青混合料在一定温度和湿度环境下经历一段时间,使其水分逐渐减少而形成强度的过程，对沥青混合料进行养生使其强度和模量达到最大值后再进行冻融循环，可以保证测得的试验数据的有效性和合理性。
在另外一个实施例中，所述步骤c中，低温试验箱恒温时的温度比排水沥青混合料工程所在地前20年的极限温度低5℃。可以模拟最大温差条件下沥青混合料的冻胀破坏性，进一步提高了室内试验时测得数据的合理性和有效性。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种排水沥青混合料冻胀破坏性试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、室内成型排水沥青混合料的大型马歇尔试件并分组；将成型的马歇尔试件分为标准试验组、第一冻融循环试验组和第二冻融循环试验组，每个试验组的马歇尔试件的个数均为4个；
b、将第一冻融循环试验组和第二冻融循环试验组中的马歇尔试件放入不锈钢材质的试验杯中编号，并用水淹没马歇尔试件的顶面；
c、将第一冻融循环试验组和第二冻融循环试验组中的马歇尔试件放入低温试验箱中恒温24小时；
d、将第一冻融循环试验组和第二冻融循环试验组中的马歇尔试件从低温试验箱中取出放入60℃水浴中恒温融化24小时；
e、将解冻后的第一冻融循环试验组和第二冻融循环试验组中的马歇尔试件再次放入低温试验箱中，重复步骤c和步骤d循环试验，且第一冻融循环试验组的循环次数为3次，第二冻融循环试验组的循环次数为4次；
f、将标准试验组、第一冻融循环试验组和第二冻融循环试验组中的马歇尔试件放入25℃水浴中恒温2小时；
g、用万能材料试验机对标准试验组、第一冻融循环试验组和第二冻融循环试验组中的马歇尔试件进行试验，并分别记录每个试件被破坏时的荷载；
h、分别计算标准试验组、第一冻融循环试验组和第二冻融循环试验组中马歇尔试件的弯拉强度RT1、RT2和RT3；
i、分别计算第一冻融循环试验组冻融循环3次劈裂残留强度比TSR3和第二冻融循环试验组冻融循环4次劈裂残留强度比TSR4；其中，
2.根据权利要求1所述的排水沥青混合料冻胀破坏性试验方法，其特征在于，在步骤a中，室内成型的每个马歇尔试件的空隙率与所有马歇尔试件的平均空隙率之间的差值小于等于±0.5％。
3.根据权利要求1所述的排水沥青混合料冻胀破坏性试验方法，其特征在于，所述步骤a还包括以下步骤：
将成型并分好组的马歇尔试件预留养生周期；其中，对于非改性沥青混合料放置的养生周期为24h-168h，对于改性沥青混合料放置的养生周期为48h-168h，对于高粘度改性沥青混合料放置的养生周期为60h-168h，对于高聚合物改性沥青混合料放置的养生周期为72h-168h。
4.根据权利要求1所述的排水沥青混合料冻胀破坏性试验方法，其特征在于，所述步骤c中，低温试验箱恒温时的温度比排水沥青混合料工程所在地前20年的极限温度低5℃。
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