CN110927198A - 多孔水泥稳定碎石的冻融循环试验方法及抗冻性评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多孔水泥稳定碎石的冻融循环试验方法及抗冻性评价方法，其中冻融循环试验方法中融化过程为在25±0.5℃且通风条件下进行22～26h。本发明提供的冻融循环试验方法能很好地模拟工程实际中水分尚未完全排出多孔水泥稳定碎石基层便遭遇冷空气，水分冻结在结构层中，随着天气变暖水分融化并逐渐排出结构层的工况，以其为基础而进行的多孔水泥稳定碎石抗冻性评价结果与实际更为接近，本发明的试验方法能更好地指导实际工程建设。
Description
技术领域
本发明涉及公路工程技术领域，更具体地，涉及一种多孔水泥稳定碎石的冻融循环试验方法及抗冻性评价方法。
背景技术
道路内部排水是防止雨天道路积水的重要措施之一，多孔水泥稳定碎石作为一种性能优良的骨架孔隙型材料被广泛应用在道路基层中。
目前，多孔水泥稳定碎石的冻融循环试验在工程规范中一般采用湿冻后放入恒温水箱中进行融化。但根据长期工程监测结果显示，该方法并不能准确地模拟实际环境中多孔水泥稳定碎石基层材料的冻融情况。在实际工程中，可能会出现水分尚未完全排出多孔水泥稳定碎石基层便遭遇冷空气，水分冻结在结构层中，随着天气变暖水分融化并逐渐排出结构层的情况。这种情况对多孔水泥稳定碎石的抗冻性要求更高，所以现行的冻融循环试验方法测出的抗冻性能偏高，并不能很好地指导实际工程建设。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种多孔水泥稳定碎石的冻融循环试验方法及抗冻性评价方法。
本发明提供一种多孔水泥稳定碎石冻融循环的试验方法，所述冻融循环中融化过程为在25±0.5℃且通风条件下进行22～26h。
现有技术冻融循环中融化过程为在恒温水箱中进行，其不能很好地模拟工程实际中水分尚未完全排出多孔水泥稳定碎石基层便遭遇冷空气，水分冻结在结构层中，随着天气变暖水分融化并逐渐排出结构层的工况，本发明将融化过程设为在25±0.5℃且通风条件下进行 22～26h比较接近上述工况，测得的抗冻性能也与实际更接近，本发明的试验方法能更好地指导工程建设。
进一步地，所述融化过程在可鼓风的恒温烘箱中进行，将多孔水泥稳定碎石试件底部架空放置于所述恒温烘箱中。
将多孔水泥稳定碎石试件底部架空放置能有效避免实验过程中试件中的水分融化聚集在试件底部对其性能产生影响，从而影响最终结果的准确性。
进一步地，所述冻融循环中冰冻过程为先真空条件下饱水再进行冰冻。先真空条件下饱水有利于水分充分填充试件的空隙，有利于在冻融循环过程中准确测出冰荷载对其性能的影响。
进一步地，所述冰冻过程为先在真空度为93.4～101.4kPa下饱水 10～20min，再在-18℃下冰冻15～20h。
进一步地，所述试验方法还包括在进行所述冻融循环前，将多孔水泥稳定碎石试件于标准养护室中进行标准养护27～30天。
进一步地，所述标准养护室的条件为温度20±2℃，相对湿度 95％RH以上。
在本发明的优选实施方式中，所述多孔水泥稳定碎石冻融循环试验方法具体包括以下步骤：
步骤1，采用静压法制备规格为φ150mm×150mm的圆柱体多孔水泥稳定碎石试件；
步骤2，将步骤1制得的试件放入标准养护室中，进行标准养护 27～30天；
步骤3，将养护完的试件在真空度为93.4～101.4kPa下饱水 10～20min；
步骤4，将饱水后的试件在-18℃下冰冻15～20h；
步骤5，将冰冻后的试件底部架空置于25±0.5℃且保持通风的恒温烘箱中22～26h。
本发明还提供一种多孔水泥稳定碎石抗冻性的评价方法，包括：将多孔水泥稳定碎石试件按照上述任一试验方法进行多次冻融循环后，采用半刚性材料的抗冻性指标BDRn进行评价，其计算公式如下：
式中，Fn——第n次冻融循环后试件的抗压强度，kN；
F0——试件冻融循环前的抗压强度，kN。
进一步地，还包括采用冻融劈裂抗拉强度比TSRn进行评价，其计算公式如下：
式中，Rn——第n次冻融循环后试件的劈裂抗拉强度，MPa；
R0——试件冻融循环前的劈裂抗拉强度，MPa；
Pn——第n次冻融循环后劈裂试验试件破坏时的最大压应力，N；
Hn——第n次冻融循环后试件的高度，mm。
在上述评价方法中，依据冻融循环后试件是否满足BDRn≥70％且 TSRn≥65％，判断试件的抗冻融循环次数，从而评价所测多孔水泥稳定碎石的抗冻性。
本发明提供的冻融循环试验方法能很好地模拟工程实际中水分尚未完全排出多孔水泥稳定碎石基层便遭遇冷空气，水分冻结在结构层中，随着天气变暖水分融化并逐渐排出结构层的工况，以其为基础而进行的多孔水泥稳定碎石抗冻性评价结果与实际更为接近，本发明的试验方法能更好地指导实际工程建设。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种多孔水泥稳定碎石冻融循环的试验方法，具体包括以下步骤：
步骤1，采用静压法制备规格为φ150mm×150mm的圆柱体多孔水泥稳定碎石试件；
步骤2，将步骤1制得的试件放入标准养护室中，进行标准养护 28天，其中标准养护室的条件为温度20±2℃，相对湿度95％RH以上；
步骤3，将养护完的试件在真空度为96kPa下饱水15min；
步骤4，将饱水后的试件在-18℃下冰冻18h；
步骤5，将冰冻后的试件放在架子上即底部架空置于25±0.5℃且保持通风的恒温烘箱中24h，其中架子下面放一个托盘用于接融化流出的水。
本实施例还提供一种基于上述冻融循环试验方法的多孔水泥稳定碎石抗冻性的评价方法，具体包括：
按照上述冻融循环试验方法，进行多次冻融循环，测定并计算半刚性材料的抗冻性指标BDRn，计算公式如下：
式中，Fn——第n次冻融循环后试件的抗压强度，kN；
F0——试件冻融循环前的抗压强度，kN。
还包括测定并计算冻融劈裂抗拉强度比TSRn，其中采用压条宽度为18.75mm的试验工具测定试件冻融循环后的劈裂抗拉强度，并且路面强度试验仪的加载速率为1mm/min，计算公式如下：
式中，Rn——第n次冻融循环后试件的劈裂抗拉强度，MPa；
R0——试件冻融循环前的劈裂抗拉强度，MPa；
Pn——第n次冻融循环后劈裂试验试件破坏时的最大压应力，N；
Hn——第n次冻融循环后试件的高度，mm。
本实施例中，采用水泥含量为5.5％的多孔水泥稳定碎石试件进行冻融循环试验，每次冻融循环后对其高度进行测量，结果如表1表示，试验后各指标测定结果如表2所示。
表1冻融循环试验后试件高度测量结果
表2冻融循环试验后试件各指标测定结果
从上表中的结果来看，以BDRn≥70％且TSRn≥65％为判断依据，本实施例多孔水泥稳定碎石试件的抗冻性能可近似满足12次冻融循环，与实际工程中得出的结论一致，说明本实施例的冻融循环试验方法及评价方法更可靠。
最后，本发明的实施例仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种多孔水泥稳定碎石冻融循环的试验方法，其特征在于，所述冻融循环中融化过程为在25±0.5℃且通风条件下进行22～26h。
2.根据权利要求1所述的试验方法，其特征在于，所述融化过程在可鼓风的恒温烘箱中进行，将多孔水泥稳定碎石试件底部架空放置于所述恒温烘箱中。
3.根据权利要求1或2所述的试验方法，其特征在于，所述冻融循环中冰冻过程为先真空条件下饱水再进行冰冻。
4.根据权利要求3所述的试验方法，其特征在于，所述冰冻过程为先在真空度为93.4～101.4kPa下饱水10～20min，再在-18℃下冰冻15～20h。
5.根据权利要求1～4任一项所述的试验方法，其特征在于，还包括在进行所述冻融循环前，将多孔水泥稳定碎石试件于标准养护室中进行标准养护27～30天。
6.根据权利要求5所述的试验方法，其特征在于，所述标准养护室的条件为温度20±2℃，相对湿度95％RH以上。
7.根据权利要求1～6任一项所述的试验方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1，采用静压法制备规格为φ150mm×150mm的圆柱体多孔水泥稳定碎石试件；
步骤2，将步骤1制得的试件放入标准养护室中，进行标准养护27～30天；
步骤3，将养护完的试件在真空度为93.4～101.4kPa下饱水10～20min；
步骤4，将饱水后的试件在-18℃下冰冻15～20h；
步骤5，将冰冻后的试件底部架空置于25±0.5℃且保持通风的恒温烘箱中22～26h。
8.一种多孔水泥稳定碎石抗冻性的评价方法，其特征在于，包括：将多孔水泥稳定碎石试件按照权利要求1～7任一项所述的试验方法进行冻融循环后，采用半刚性材料的抗冻性指标BDRn进行评价，其计算公式如下：
式中，Fn——第n次冻融循环后试件的抗压强度，kN；
F0——试件冻融循环前的抗压强度，kN。
9.根据权利要求8所述的评价方法，其特征在于，还包括采用冻融劈裂抗拉强度比TSRn进行评价，其计算公式如下：
式中，Rn——第n次冻融循环后试件的劈裂抗拉强度，MPa；
R0——试件冻融循环前的劈裂抗拉强度，MPa；
Pn——第n次冻融循环后劈裂试验试件破坏时的最大压应力，N；
Hn——第n次冻融循环后试件的高度，mm。
10.根据权利要求9所述的评价方法，其特征在于，依据冻融循环后试件是否满足BDRn≥70％且TSRn≥65％，判断试件的抗冻融循环次数，从而评价所测多孔水泥稳定碎石的抗冻性。
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