CN111965339A - 碎石封层泛油程度测试方法及沥青用量确定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碎石封层泛油程度测试方法。制备由沥青贴片成型的碎石封层样本，碎石封层样本的宽度与车辙实验装置的轮胎宽度相同，沥青贴片的厚度沿碎石封层样本的长度方向呈线性变化，不同的厚度对应不同的沥青含量；用浅色的复合织物覆盖碎石封层样本表面后，进行车辙试验；车辙试验结束后采集复合织物下表面图像，计算出与碎石封层样本接触并沿碎石封层样本的长度方向等分而成的多个区域各自的黑色面积占比，以黑色面积占比表征相应区域所对应平均沥青含量下的碎石封层泛油程度，从而得到多个不同沥青含量下的碎石封层泛油程度量化指标。本发明还公开了一种碎石封层沥青用量确定方法。相比现有技术，本发明简单易行且更精准。

Description

碎石封层泛油程度测试方法及沥青用量确定方法
技术领域
本发明属于道路工程测试技术领域，具体涉及一种碎石封层泛油程度测试方法。
背景技术
碎石封层是将沥青和碎石洒布在旧路面或基层上，通过胶轮压路机及时碾压和通车自然碾压形成的一种沥青碎石磨耗层，是常用的柔性路面预防性养护技术。但其在使用过程中碎石封层中的沥青会从其内部上升到碎石封层表面，使碎石封层表面有过多沥青，出现泛油病害。泛油会导致路面抗滑性降低，缩短路面使用寿命，对行车安全构成严重威胁。因此，如何在碎石封层设计阶段确定最大沥青用量是碎石封层质量得以保证的关键。
目前研究人员以摩擦系数的大小作为路面泛油的评价指标。该法首先根据NormanMclead提出的公式，计算出沥青用量，以计算量为基准，变化不同含量，如60％、80％、100％、120％的计算量，在30cm×30cm×5cm的沥青混凝土车辙板试件上成型同步碎石封层，碾压冷却后，进行车辙试验，试验条件按照规范中的相关要求，通过摆氏摩擦仪测定碾压后碎石封层表面的摩擦系数，根据摩擦系数的大小评价表面泛油程度，以此来确定最大沥青用量。此方法存在的最主要缺陷是要进行二次碾压，试验时间长，平整度难控制。因为摆式仪上摆锤底面的橡胶块宽度为7cm，而车辙试验机的橡胶轮胎宽度只有5cm，因此，试验时要对试件进行双次碾压，达到摆氏仪橡胶块的工作宽度，碾压过程中必须保证二次碾压时车辙深度达到第一次车辙深度，保证两次碾压时形成的车辙面平整。除此之外，在车辙板试件上进行碎石封层的制作时，选用的若是乳化沥青等常温条件下具有流动性的粘结料时，试件制作还比较方便，但若碎石封层中的粘结料为橡胶沥青等改性沥青，高温下才具有一定的流动性，那么，常温下，由于沥青温度降低快，封层制作面积大，进行30cm×30cm碎石封层制作难度较高，成功率极低。
目前实体工程中，碎石封层常用沥青用量范围为0.5kg/m2～3.5kg/m2，若采用摩擦系数评价路面泛油程度，单次无法检测该范围内所有沥青用量的泛油程度，此法试验强度大，投入多，并不是最佳方法。因此，亟需一种简单易行、准确、高效的试验方法来评价碎石封层泛油程度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术所存在的不足，提供一种简单易行且更精准的碎石封层泛油程度测试方法。
本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：
一种碎石封层泛油程度测试方法，制备由沥青贴片成型的碎石封层样本，所述碎石封层样本的宽度与车辙试验装置的轮胎宽度相同，所述沥青贴片的厚度沿碎石封层样本的长度方向呈线性变化，不同的厚度对应不同的沥青含量；用浅色的复合织物覆盖碎石封层样本表面后，进行车辙试验；车辙试验结束后采集所述复合织物下表面图像，根据图像计算出与碎石封层样本接触并沿碎石封层样本的长度方向等分而成的多个区域各自的黑色面积占比，以所述黑色面积占比表征相应区域所对应平均沥青含量下的碎石封层泛油程度，黑色面积占比越大，表明泛油越严重，从而得到多个不同沥青含量下的碎石封层泛油程度量化指标。
优选地，所述沥青贴片沿碎石封层样本的长度方向的厚度变化坡度为1％。
优选地，所述碎石封层样本的宽度为5cm。
优选地，所述复合织物为帆布或麻袋片。
优选地，所述车辙试验所遵循的标准为《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》。
优选地，车辙试验前，用环氧树脂将所述复合织物粘接固定于碎石封层样本两侧的车辙板试件上。
基于以上碎石封层泛油程度测试方法还可以得到以下技术方案：
一种碎石封层沥青用量确定方法，先用如上任一技术方案所述碎石封层泛油程度测试方法得到多个不同沥青含量下的碎石封层泛油程度量化指标，然后据此绘制出碎石封层泛油程度量化指标随沥青含量的变化曲线，并以所述变化曲线拐点所对应的沥青用量作为碎石封层的最大沥青用量。
相比现有技术，本发明技术方案具有以下有益效果：
本发明使用特制的沥青贴片成型碎石封层样本，并使沥青贴片沿车轮碾压方向具有不同厚度，以模拟不同的沥青用量，单次试验可检测一定范围内所有沥青用量对应的碎石封层泛油程度，有效消除了传统测试方法需要多个试验样本以及需要进行多次测试，工作量大的缺点；
本发明依据复合织物下表面沥青覆盖区域面积占比作为所测试碎石封层泛油程度的评价指标，有效消除了传统测试方法评价结果主观性大的缺点，并可利用图像数字处理技术全自动实现，从而使测试结果更准确，测试更快捷，更有利于确定碎石封层的最大沥青用量；
本发明测试方法简单易行，有利于室内试验操作。
附图说明
图1为具体实施例中车辙实验过程的俯视示意图；
图2为具体实施例中车辙实验过程的主视示意图；
图3为具体实施例中复合织物下表面图像的区域划分示意图；
图4为具体实施例中所得到的碎石封层泛油程度量化指标随沥青含量的变化曲线。
具体实施方式
针对现有技术所存在的试验强度大，投入多，评价结果主观性大等缺点，本发明的解决思路是用特制的底部带有沥青贴片的碎石封层样本，并使沥青贴片沿车轮碾压方向具有不同厚度，以模拟不同的沥青用量，实现一次测试即可得到所需沥青用量范围内的所有泛油评价结果；并依据复合织物下表面沥青覆盖区域面积占比作为所测试碎石封层泛油程度的评价指标，有效消除传统测试方法评价结果主观性大的缺点。
本发明所提出的技术方案具体如下：
一种碎石封层泛油程度测试方法，制备由沥青贴片成型的碎石封层样本，所述碎石封层样本的宽度与车辙试验装置的轮胎宽度相同，所述沥青贴片的厚度沿碎石封层样本的长度方向呈线性变化，不同的厚度对应不同的沥青含量；用浅色的复合织物覆盖碎石封层样本表面后，进行车辙试验；车辙试验结束后采集所述复合织物下表面图像，根据图像计算出与碎石封层样本接触并沿碎石封层样本的长度方向等分而成的多个区域各自的黑色面积占比，以所述黑色面积占比表征相应区域所对应平均沥青含量下的碎石封层泛油程度，黑色面积占比越大，表明泛油越严重，从而得到多个不同沥青含量下的碎石封层泛油程度量化指标。
优选地，所述沥青贴片沿碎石封层样本的长度方向的厚度变化坡度为1％。
考虑到现有车辙实验装置的车辙宽度通常为5cm，因此，优选地，所述碎石封层样本的宽度为5cm。
所述浅色的复合织物应具备柔软耐磨的特性，同时应尽可能廉价，优选地，所述复合织物为帆布或麻袋片。
所述车辙试验可依据相关的国家标准进行，例如可参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中关于沥青混合料车辙试验的相关规定。
优选地，车辙试验前，用环氧树脂将所述复合织物粘接固定于碎石封层样本两侧的车辙板试件上。
基于以上碎石封层泛油程度测试方法还可以得到以下技术方案：
一种碎石封层沥青用量确定方法，先用如上任一技术方案所述碎石封层泛油程度测试方法得到多个不同沥青含量下的碎石封层泛油程度量化指标，然后据此绘制出碎石封层泛油程度量化指标随沥青含量的变化曲线，并以所述变化曲线拐点所对应的沥青用量作为碎石封层的最大沥青用量。
为了便于公众理解，下面通过一个具体实施例并结合附图来对本发明的技术方案进行进一步详细说明：
步骤A、根据所测试的碎石封层沥青用量范围ρ1～ρ2(kg/m2)，通过公式(1)计算沥青贴片质量m沥青：
Figure BDA0002625073800000041
根据碎石封层测试沥青用量范围为0.5～3.5kg/m2，确定单个沥青贴片质量为30g。
步骤B、先把长度30cm、宽度5cm、高度5cm且底部坡度为1％钢制模具放入160℃的烘箱中保温1小时，然后将相应质量的沥青倒入模具中，待沥青流淌均匀且凝固后，将模具水平移动放入冰箱，至沥青贴片冷却成型。
步骤C、沥青贴片成型后从模具中取出并水平面置于沥青混凝土车辙板试件(长30cm、宽30cm、厚4cm)的中心位置上，放入60℃烘箱中加热5h使沥青贴片软化后取出，然后在沥青贴片上撒布碎石，手持钢轮来回碾压2～3遍，完成碎石封层的成型。
步骤D、采用复合织物覆盖碎石封层表面后，进行车辙试验，试验结束后获取复合织物下表面图像，计算与碎石封层接触的各区域黑色面积占比Ai，用Ai表征一定沥青用量范围内碎石封层的泛油程度，Ai值越大，表明碎石封层的泛油越严重；
本实施例中的复合织物采用白色帆布。待碎石封层常温养生24h后，用环氧树脂将白色帆布固定于碎石封层两侧的车辙板试件上，防治车辙试验过程中帆布发生移动；保持帆布中心位置与碎石封层中心位置一致，然后如图1、图2所示，进行车辙试验，试验参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE20-2011)，试验箱温度为60℃，胶轮轮压为0.7MPa，车轮碾压速率42次/min，碾压时间1h；试验结束之后获取帆布下表面图像，沿车轮碾压方向，如图3所示，将帆布下表面与碎石封层接触区域分为10个面积相等的区域，用数字图像处理技术将图像转换为二值图像后计算出每个区域的黑色面积占比，记为Ai，i＝1，2，3…n；以Ai作为各区域碎石封层的泛油程度评价指标，可以此判断碎石封层沥青泛油程度。
步骤E、绘制出碎石封层泛油程度量化指标随沥青含量的变化曲线，并以所述变化曲线拐点所对应的沥青用量作为碎石封层的最大沥青用量；
以单个区域沥青用量范围的均值作为x值，Ai作为y值，最终会得出如图4所示的曲线关系；从图4中即可看出在未达到最大沥青用量前，Ai缓慢增长；当达到最大沥青用量后，Ai将快速增大。因此，可据此关系曲线拐点，确定最大沥青用量。

Claims (7)

1.一种碎石封层泛油程度测试方法，其特征在于，制备由沥青贴片成型的碎石封层样本，所述碎石封层样本的宽度与车辙试验装置的轮胎宽度相同，所述沥青贴片的厚度沿碎石封层样本的长度方向呈线性变化，不同的厚度对应不同的沥青含量；用浅色的复合织物覆盖碎石封层样本表面后，进行车辙试验；车辙试验结束后采集所述复合织物下表面图像，根据图像计算出与碎石封层样本接触并沿碎石封层样本的长度方向等分而成的多个区域各自的黑色面积占比，以所述黑色面积占比表征相应区域所对应平均沥青含量下的碎石封层泛油程度，黑色面积占比越大，表明泛油越严重，从而得到多个不同沥青含量下的碎石封层泛油程度量化指标。
2.如权利要求1所述碎石封层泛油程度测试方法，其特征在于，所述沥青贴片沿碎石封层样本的长度方向的厚度变化坡度为1%。
3.如权利要求1所述碎石封层泛油程度测试方法，其特征在于，所述碎石封层样本的宽度为5cm。
4.如权利要求1所述碎石封层泛油程度测试方法，其特征在于，所述复合织物为帆布或麻袋片。
5.如权利要求1所述碎石封层泛油程度测试方法，其特征在于，所述车辙试验所遵循的标准为《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》。
6.如权利要求1所述碎石封层泛油程度测试方法，其特征在于，车辙试验前，用环氧树脂将所述复合织物粘接固定于碎石封层样本两侧的车辙板试件上。
7.一种碎石封层沥青用量确定方法，其特征在于，先用如权利要求1～6任一项所述碎石封层泛油程度测试方法得到多个不同沥青含量下的碎石封层泛油程度量化指标，然后据此绘制出碎石封层泛油程度量化指标随沥青含量的变化曲线，并以所述变化曲线拐点所对应的沥青用量作为碎石封层的最大沥青用量。
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