CN109870557A - 一种确定碎石封层最大沥青用量的测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种确定碎石封层最大沥青用量的测试方法。本发明测试方法具体为：在底部为楔形的车辙板模具中成型得到有坡度的沥青混凝土试件；将沥青混凝土试件置于常规的车辙板模具中，试件有坡度的面在上，在此面上洒布沥青填满车辙板，然后在沥青上撒布碎石得到沥青用量连续变化的碎石封层；对碎石封层进行60℃的轮碾试验，沥青用量过大的碎石封层部分会出现泛油的现象，计算得到泛油分界线处的沥青用量，该沥青用量即为碎石封层的最大沥青用量。相比现有技术，本发明能够全面、准确、客观地确定碎石封层的最大沥青用量，且方法简单易行，便于室内试验操作。

Description

一种确定碎石封层最大沥青用量的测试方法
技术领域
本发明专利是一种计算沥青路面碎石封层最大沥青用量的方法，属于土木工程材料技术领域。
背景技术
在水、温度、光照等外界环境条件及行车荷载的长期影响下，沥青路面易出现松散、坑槽、车辙、裂缝等早起病害，对行车的安全及舒适度造成影响。因此，需要采取相应的技术手段对受损路面进行修补，碎石封层由于其较强的层间粘结力、良好的防水、抗滑性能，以及较好的抗裂性等在国内外被广泛应用。但是，碎石封层技术中沥青用量的控制仍然是一个难题。在碎石用量确定的情况下，沥青过多或过少都会影响其正常的路用性能，尤其是在沥青用量过多时，一方面会增加施工成本，另一方面会引起路面泛油病害，降低行车安全。
目前，对碎石封层沥青用量的确定方法主要理论计算法和室内试验方法，其中，比较完善的计算碎石封层沥青用量的方法是SHRP采用的McLeod法，其原理是通过测定碎石的形状、尺寸等相关参数来计算其沥青裹附率，并进行一定的系数修正。但此方法需要进行大量的试验来获取计算所需参数，参数的差异会导致结果存在较大的变异性，而且计算太过繁琐，不利于现场施工技术的有效指导。室内试验方法中，泛油现象一般被用于判别碎石封层的最大沥青用量，剪切强度被用于判别碎石封层的最小沥青用量，其中，最大沥青用量的试验方法一般是：间隔一定的沥青用量成型碎石封层，通过不同沥青用量碎石封层轮碾试验后的泛油情况判别其最大沥青用量，很显然，这种方法的沥青用量并不连续，不能准确找到碎石封层泛油的临界点。针对现有室内试验测试方法的不足，需要提出一种操作简单、高效且实用性强的碎石封层最大沥青用量测试方法。
发明内容
本发明专利的目的是提供一种简单、高效的碎石封层最大沥青用量的测试方法，以解决现有测试方法操作准确度不高的问题。
本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：
一种确定碎石封层最大沥青用量的测试方法，在底部为楔形的车辙板模具中成型得到有坡度的沥青混凝土试件；将沥青混凝土试件置于常规的车辙板模具中，试件有坡度的面在上，在此面上洒布沥青填满车辙板，然后在沥青上撒布碎石得到沥青用量连续变化的碎石封层；对碎石封层进行60℃的轮碾试验，沥青用量过大的碎石封层部分会出现泛油的现象，计算得到泛油分界线处的沥青用量，该沥青用量即为碎石封层的最大沥青用量。
优选地，楔形车辙板的内径为300mm×300mm的矩形，楔形底板高差为3mm，如图1所示；
优选地，碎石封层轮碾试验温度取60℃，荷载压力取0.7MPa，试验时间取120分钟；
优选地，碎石封层最大沥青用量的计算公式为：
式中，m：碎石封层最大沥青用量，kg/m2；a：泛油分界线离楔形试件较高的端部的距离，mm(如图2所示)。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
碎石封层中沥青用量连续变化，泛油分界线明显，可以准确计算得到碎石封层的最大沥青用量。
碎石封层的最大沥青用量计算公式简单，明了。
本发明测试方法简单易行，不需要专用设备。
附图说明
图1为具体实施时楔形车辙模具剖面图
图2为具体实施时楔形车辙板中成型的沥青混凝土试件
图3为具体实施时沥青用量连续变化的碎石封层试件
图4为具体实施时碎石封层泛油分界线示意图
具体操作方法
下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：
针对现有技术的不足，本发明的思路是通过连续变化沥青用量碎石封层的轮碾试验，找到碎石封层泛油现象的分界线，然后通过计算公式确定碎石封层的最大沥青用量。
具体地，通过底部楔形的车辙板模具成型表面带坡度的沥青混凝土试件。
优选地，为了简化计算，试件坡度为1∶100，及宽300mm楔形底部两端的高差为3mm。
将沥青混凝土试件的带坡度面朝上放置于常规的长方体车辙板模具中，该模具中的体积除开沥青混凝土试件成了一个标准的楔形空间，用沥青填平该空间，然后在其上撒布碎石，即可成型得到沥青用量连续变化的碎石封层试件。
将沥青用量连续变化的碎石封层采用车辙试验仪进行轮碾试验。
优选地，碎石封层轮碾试验温度取60℃，荷载压力取0.7MPa，试验时间取120分钟。
在荷载的反复作用下，碎石封层中沥青用量过大时沥青会上泛至碎石表面，导致碎石变黑，通过碎石发黑的分界线，可以计算得到碎石封层的最大沥青用量。
为了便于公众理解，下面以一个具体实例对本发明技术方案进行详细说明。
步骤1、加工一个楔形的车辙板模具：其中，底板1块(通过控制厚度使底板表面为斜面，底板两端高差为3mm，斜坡坡度为1∶100)，矩形挡板2块，梯形挡板2块，模具及各部件尺寸如图1所示(均为内测尺寸)；
步骤2、成型带斜坡的沥青混凝土试件：由步骤1中的模具制作的带斜面的沥青混凝土试件，试件底部为斜面，而上部为平面，便于进行碾压成型，如图2所示；
步骤3、沥青用量连续变化的碎石封层成型：待步骤2中试件冷却后拆模，将试件上下颠倒(斜面朝上)，装入常规的车辙板模具(内径为300mm×300mm×50mm的长方体)内，然后在沥青混凝土表面洒布沥青直至填充满车辙板模具，并用刮刀刮平表面，最后在沥青表面撒布碎石，碎石用量覆盖率约为80％，如图3所示；
步骤4、碎石封层轮碾试验：待碎石封层试件完全冷却后，采用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中规定的车辙仪对碎石封层进行往返的轮碾试验，试验条件为：60℃温度；0.7MPa荷载；轮碾120分钟。
步骤5：计算最大沥青用量：观察轮碾试验后的碎石表面颜色，确定刚好不出现泛油现象时的临界面，如图4所示，分界线离楔形沥青混凝土试件高端部的距离为a，则该处单位面积沥青用量为：沥青密度×沥青厚度；不同沥青密度区别很小，约为1.03g/cm3，在满足工程容许误差范围内，为简化计算可取1.00g/cm3，依据图4中的几何关系，容易求得临界面处的沥青厚度为a/100mm，基于上述分析，单位换算后，按下列公式计算得到碎石封层最大沥青用量：
式中，m：碎石封层最大沥青用量，kg/m2；a：泛油分界线离楔形试件较高的端部的距离，mm。

Claims (4)

1.一种确定碎石封层最大沥青用量的测试方法，其特征在于，在底部为楔形的车辙板模具中成型得到有坡度的沥青混凝土试件；将沥青混凝土试件置于常规的车辙板模具中，试件有坡度的面在上，在此面上洒布沥青填满车辙板，然后在沥青上撒布碎石得到沥青用量连续变化的碎石封层；对碎石封层进行轮碾试验，沥青用量过大的碎石封层部分会出现泛油的现象，计算得到泛油分界线处的沥青用量，该沥青用量即为碎石封层的最大沥青用量。
2.如权利要求1所述测试方法，其特征在于，楔形车辙板的内径为300mm×300mm的矩形，楔形底板高差为3mm。
3.如权利要求1所述测试方法，其特征在于，碎石封层轮碾试验温度取60℃，荷载压力取0.7MPa，试验时间取120分钟。
4.如权利要求1所述测试方法，其特征在于，碎石封层最大沥青用量的计算公式为：
式中，m：碎石封层最大沥青用量，kg/m2；a：泛油分界线离楔形试件较高的端部的距离，mm。
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