CN111896341A - 一种碎石封层的室内成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碎石封层的室内成型方法：在横截面为150mm×150mm正方形的开口容器内垫上硅纸，将其放置在电子秤之上的电炉上处于加热状态，然后将一定质量的高温沥青倒入容器中，再将盛有沥青的容器放在水平台上静置冷却至室温后取出沥青和硅纸的联合体放置于低温箱中冷冻后撕掉硅纸制备得到沥青薄膜，将四块沥青薄膜在拟成型碎石封层的沥青混凝土车辙板试件表面紧密拼装成300mm×300mm的沥青层，在沥青层上覆盖网状塑料板，并在塑料板的网孔内填充碎石后取出车辙板试件上的塑料板，再将车辙板试件在高温烘箱中加热后置于液压式轮碾机的平台上，放下碾压轮后碾压2个往返成型得到精确沥青、碎石用量的碎石封层。
Description
技术领域
本发明属于公路养护技术领域，具体涉及一种碎石封层的室内成型方法。
背景技术
碎石封层是将沥青和碎石依次洒(撒)布在既有道路表面，通过荷载碾压形成单层沥青碎石层，在路面结构中可以作为粘结层、抗裂层和低等级道路的表面层。碎石封层应用于低等级道路的养护维修工程中时，其粗糙表面可以有效的增强路面的防滑性、防水性、耐磨性，提升道路服务水平，延长使用寿命。与此同时，碎石封层技术可以显著节省原材料，具有良好的经济效益，在按照标准要求施工后2小时即可以开放交通，有效的缓解交通压力，降低养护施工带来的不利社会影响。碎石封层技术良好的经济效益和社会效益已经推动其在公路养护技术领域得到大规模的应用。
为了研究和评价碎石封层的使用性能，需要室内成型碎石封层试件。由于沥青的黏度很高，且室内成型试件较小，当前碎石封层室内成型时包括两步基本工艺：第一步，将沥青涂抹在沥青混凝土表面；第二步，将碎石撒布在涂抹的沥青上。第一步实施过程中，均是将沥青加热后人工将一定质量的沥青倒在沥青混凝土试件表面涂抹，但在具体操作过程中，高温沥青倒在沥青混凝土时间表面后降温很快，导致其黏度显著增加而失去流动性，涂抹困难，从而难以满足涂抹均匀的条件。第二步实施过程中，按照沥青混凝土面积和碎石用量计算出沥青混凝土试件所需的碎石用量，然后将碎石人工均匀撒布在试件的表面，但在具体操作过程中，显然人工撒布也难以达到碎石均匀撒布的条件。因此，现有技术室内成型碎石封层存在明显的不足。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种碎石封层的室内成型方法，能够全面、准确、客观地模拟实际路面现场施工状况，且方法简单易行，便于现场操作。
优选地，一种碎石封层的室内成型方法，其特征在于，在横截面为150mm×150mm正方形的开口容器内垫上硅纸，将其放置在电子秤之上的电炉上处于加热状态，然后将一定质量的高温沥青倒入容器中，再将盛有沥青的容器放在水平台上静置冷却至室温后取出沥青和硅纸的联合体放置于低温箱中冷冻后撕掉硅纸制备得到沥青薄膜，将四块沥青薄膜在拟成型碎石封层的沥青混凝土车辙板试件表面紧密拼装成300mm×300mm的沥青层，在沥青层上覆盖网状塑料板，并在塑料板的网孔内填充碎石后取出车辙板试件上的塑料板，再将车辙板试件在高温烘箱中加热后置于液压式轮碾机的平台上，放下碾压轮后碾压2个往返成型得到精确沥青、碎石用量的碎石封层。
进一步地，所述开口容器高度为30mm，由2mm厚不锈钢钢板钣金弯折而成。
进一步地，所述开口容器的加热温度为180℃～200℃。
进一步地，所述倒入开口容器中的沥青质量依据碎石封层的沥青用量和容器的横截面积计算而得：若所需成型碎石封层的沥青用量为A(kg/m2)，则倒入容器中的沥青质量为22.5A(g)。
进一步地，所述低温箱温度为-10℃。
进一步地，所述网状塑料板的网孔尺寸及分布按照碎石封层中碎石覆盖率和碎石粒径确定：若所需成型碎石封层采用粒径范围为d1mm～d2mm(d1＜d2)的碎石，覆盖率为B％，则塑料板网孔为d2mm×d2mm的矩形，间距
厚度为
常用碎石封层中碎石的粒径范围尺寸满足2d1≥d2的关系，因此撒布碎石时，横截面边长为d2的正方形，高度为
的网格中有且仅有一颗粒径范围为d1mm～d2mm的碎石，可实现碎石的快速撒布。
其中，间距D的确定依据如下：
由集料粒径范围为d1mm～d2mm，可确定网孔的边长为d2mm(如图1的(1)所示)，依据碎石覆盖率(B％)计算出面积为300mm×300mm的车辙板试件上覆盖集料的面积为：300mm×300mm×B％，单个网孔内所填充集料的面积假定集料为圆球，并依据集料粒径范围的平均值所确定的集料直径计算得到单颗集料的面积为：
则所需集料个数为：
此即为塑料板上的网孔数量，将塑料板近似划分为与网孔相同数量的包含网孔和非网孔的正方形单元(如图1的(2)所示)，每个单元的面积为：
则正方形单元的边长为：
即网孔间距
进一步地，所述高温烘箱温度为碎石封层中沥青的软化点温度。
进一步地，所述液压式轮碾机的压力为6kN。
相比现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提出了一种碎石封层的室内成型方法，在室内试验中模拟路面实际施工状况，保证室内成型碎石封层时沥青、碎石撒布均匀，提高碎石封层后续试验结果的均匀性和可靠性，从而保证碎石封层性能评价的可靠性。
附图说明
图1为塑料网格板局部示意图，其中
(1)：网孔平面范围
(2)：正方形单元平面范围
图2为塑料网格板平面图；
图3为开口容器内铺设硅纸后的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：
本实施例需要在300mm×300mm的沥青混凝土车辙板试件上成型沥青用量为1.5kg/m2，碎石覆盖率为60％的碎石封层，其中沥青采用软化点为60℃，碎石粒径范围为3mm～5mm。
具体实施步骤如下：
步骤1、将硅纸依据开口容器的内部截面尺寸(150mm×150mm)折叠后，放入沥青薄膜浇筑容器中，保证底部平顺(如图3所示)，然后将开口容器放置于电炉上加热，为了保证开口容器加热均匀，所选用电炉的加热面积需大于150mm×150mm的正方形面积；
步骤2、用温度枪实时测量开口容器底部的温度，待温度达到180℃时，将依据沥青布设量1.5kg/m2，计算所需的33.8g沥青倒入容器内的硅纸上，为了保证倒入质量的准确性，加热电炉下面放置一个精度为0.1g的电子秤，倒入沥青前电子秤清零，待清零后的电子秤上显示33.8g时停止倒入沥青；
步骤3、沥青倒入完成后，实施测量开口容器内沥青的温度，待温度达到190℃，将盛有沥青的开口容器放置于水平台上，水平台应事先采用水准尺复核其水平度，待其降温至室温取出沥青薄膜和硅纸的联合体；
步骤4、重复步骤1～步骤3，成型四块沥青薄膜和硅纸的联合体，将四块沥青薄膜和硅纸的联合体放入-10℃的低温箱中冷却24h，取出后立即将硅纸揭下，放置于新的硅纸上，待其温度达到室温后，擦干沥青薄膜表面冷却水；
步骤5、将四块沥青薄膜在拟成型碎石封层的沥青混凝土车辙板试件表面紧密拼装成300mm×300mm的沥青层；
步骤6、将边长为300mm×300mm、厚度为2.5mm的正方形的网状塑料板放置于沥青薄膜膜上，其网孔横截面为5mm的正方形，网孔间距D为9.2mm(如图1所示)，为了防止塑料板与沥青之间黏粘，可在塑料板下部涂抹少量色拉油；
步骤7、将粒径范围为3～5mm的碎石满撒于网状塑料板表面后，清除未嵌入网孔中的碎石，并对碎石嵌入情况进行检测，保证每个网孔中有且仅有一颗碎石；
步骤8、取下网状塑料板，将试件放置与温度为60℃的烘箱中加热5h；
步骤9、将加热后的试件取出放置于液压式轮碾机的平台上，将液压调整为6kN，放下碾压轮后碾压2个往返(4次)使碎石充分嵌入沥青薄膜中，从而成型得到精确沥青、碎石用量的碎石封层。
本发明在碎石封层的室内成型过程中采用预制的沥青薄膜保证沥青的均匀性，通过网格法保证碎石的均匀性，从而实现了碎石封层室内成型时材料的均匀洒(撒)布，为碎石封层后续的性能评价提供了可靠的基础
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种碎石封层的室内成型方法，其特征在于，在横截面为150mm×150mm正方形的开口容器内垫上硅纸，将其放置在电子秤之上的电炉上处于加热状态，然后将一定质量的高温沥青倒入容器中，再将盛有沥青的容器放在水平台上静置冷却至室温后取出沥青和硅纸的联合体放置于低温箱中冷冻后撕掉硅纸制备得到沥青薄膜，将四块沥青薄膜在拟成型碎石封层的沥青混凝土车辙板试件表面紧密拼装成300mm×300mm的沥青层，在沥青层上覆盖网状塑料板，并在塑料板的网孔内填充碎石后取出车辙板试件上的塑料板，再将车辙板试件在高温烘箱中加热后置于液压式轮碾机的平台上，放下碾压轮后碾压2个往返成型得到精确沥青、碎石用量的碎石封层。
2.如权利1要求所述一种碎石封层的室内成型方法，其特征在于，所述开口容器高度为30mm，由2mm厚不锈钢钢板钣金弯折而成。
3.如权利1要求所述一种碎石封层的室内成型方法，其特征在于，所述开口容器的加热温度为180℃～200℃。
4.如权利1要求所述一种碎石封层的室内成型方法，其特征在于，所述倒入开口容器中的沥青质量依据碎石封层的沥青用量和容器的横截面积计算而得：若所需成型碎石封层的沥青用量为A(kg/m2)，则倒入容器中的沥青质量为22.5A(g)。
5.如权利1要求所述一种碎石封层的室内成型方法，其特征在于，所述低温箱温度为-10℃。
6.如权利1要求所述一种碎石封层的室内成型方法，其特征在于，所述网状塑料板的尺寸及网孔分布按照碎石封层中碎石覆盖率和碎石粒径确定：若所需成型碎石封层采用粒径范围为d1mm～d2mm(d1＜d2)的碎石，覆盖率为B％，则塑料板网孔为d2mm×d2mm的矩形，网孔间距
塑料板厚度为
mm。
7.如权利1要求所述一种碎石封层的室内成型方法，其特征在于，所述高温烘箱温度为碎石封层中沥青的软化点温度。
8.如权利1要求所述一种碎石封层的室内成型方法，其特征在于，所述液压式轮碾机的压力为6kN。
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