CN112305205B - 沥青路面双层分步摊铺的方法、温度确定方法及实验模型 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种沥青路面双层分步摊铺的方法、温度确定方法及实验模型，其将实验模型外界温度保持在设定低温温度区间；监测到下层试件表面温度处于设定的级别温度区间时，在下层试件上进行上层试件成型；利用实时采集的上层试件表面温度，建立上层试件表面温度随时间变化的对应关系；根据工程摊铺上层路面所需碾压时间及上层路面表面温度所应达到的理想温度值，利用所述的对应关系确定出起始摊铺上层路面时对应的下层路面的表面温度值，并将其作为开始摊铺上层路面的温度控制点。通过本发明得到的上层路面压实的温度控制点来控制双层分步摊铺工艺，使得路面具有层间粘结性好、施工效率高的特点，能解决低温施工时路面压实度易不合格的问题。

Description

沥青路面双层分步摊铺的方法、温度确定方法及实验模型

技术领域

本发明涉及路面工程领域，特别是涉及一种沥青路面双层分步摊铺技术。

背景技术

在JTGF40-2019《公路沥青路面施工技术规范》中规定：在气温低于10℃(高速和一级公路)或5℃(其他等级公路)，以及遇大风降温时不得施工。这是由于低温环境施工时，沥青混合料将迅速降温，导致难以碾压密实或产生显著温度离析进而造成的密实度离析；另外由于橡胶沥青SMA-13具有沥青粘度大、沥青含量高的特点，混合料拌合温度高达160～190℃，随着温度的降低，橡胶沥青粘度急剧增加，难以摊铺与夯压密实。不密实的沥青混合料的力学性能、高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性和耐疲劳性都将显著降低。但由于工期及其他条件限制，不可避免地遇到在大温差或大风的不利环境下施工的状况。因此，如何保证沥青路面大温差或低温环境的施工质量，延长沥青路面施工的工期是当前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种沥青路面双层分步摊铺的方法、温度确定方法及实验模型，使用该技术所确定的路面摊铺温度进行沥青路面的施工，能够使得所摊铺的路面具有层间粘结性好的特点，可以解决寒冷地区或低温施工时路面压实度容易不合格的技术问题。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

本发明提供一种沥青路面双层分步摊铺的温度确定方法，其包括：

使清空的实验模型的外界温度保持在设定的低温温度区间；

取拌合好的沥青混合料，进行下层试件的成型；

监测并确定下层试件表面温度处于设定的级别温度区间时，在下层试件上面进行上层试件的成型；并在上层试件的成型过程中实时采集上层试件的表面温度；

利用实时采集到的上层试件表面温度，建立在下层试件表面温度处于所监测的对应的级别温度区间情况下的上层试件表面温度随时间变化的对应关系；

根据工程摊铺上层路面所需要的碾压时间以及摊铺的上层路面表面温度所应达到的理想温度值，利用所述上层试件表面温度随时间变化的对应关系，确定出起始摊铺上层路面时对应的下层路面的表面温度值；将所述起始摊铺上层路面时对应的下层路面的表面温度值作为开始摊铺上层路面的温度控制点。

更优选地，所述的利用所述上层试件表面温度随时间变化的对应关系，确定出起始摊铺上层路面时对应的下层路面的表面温度值的过程包括：

利用所述上层试件表面温度随时间变化的对应关系，绘制上层试件表面温度随时间变化的曲线；

根据工程摊铺上层路面所需要的碾压时间以及摊铺的上层路面表面温度所应达到的理想温度值，找寻到下层试件表面温度处于对应级别温度区间的曲线，并根据所找寻到的曲线确定出起始摊铺上层路面时对应的下层路面的表面温度值。

更优选地，将实验模型置于恒温室中，使该实验模型的外界温度处于设定的低温温度区间。

本发明还提供一种沥青路面双层分步摊铺的方法，其特征在于：

所述沥青路面双层分步摊铺的方法采用上述的一种沥青路面双层分步摊铺的温度确定方法，确定出起始摊铺上层路面时对应的下层路面的表面温度值；并将所述起始摊铺上层路面时对应的下层路面的表面温度值作为开始摊铺上层路面的温度控制点；

进行下层路面的路面施工，并监控施工好的下层路面表面温度；

监控到下层路面表面温度降至所述温度控制点时，开始进行上层路面的路面施工。

更优选地，所述路面施工的过程包括：

完成路面的沥青混合料摊铺，摊铺完成后由压路机压实；采用摊铺机并在其后配备多台压路机进行初压，采用振动压路机随后进行复压，采用压路机在后面终压完成路面的施工。

本发明还提供一种沥青路面双层分步摊铺的温度确定实验模型，其包括：

箱体、摊铺夯实设备、第一温度传感器、第二温度传感器、计时器、数据处理器、显示器和恒温室；

箱体为上部开口的中空箱体；

摊铺夯实设备通过悬架设置在箱体的上方，用于在所述箱体中摊铺沥青混合料并成型下层试件和上层试件；

第一温度传感器设置在箱体的第一通孔中，用于采集下层试件的表面温度；

第二温度传感器设置在箱体的第二通孔中，用于采集上层试件的表面温度；

计时器集成在数据处理器中，第一温度传感器、第二温度传感器通过无线或有线方式连接数据处理器，分别实时传输采集的上层试件的表面温度和下层试件的表面温度；

数据处理器利用实时采集到的上层试件表面温度，建立在下层试件表面温度处于所监测的对应的级别温度区间情况下的上层试件表面温度随时间变化的对应关系；根据工程摊铺上层路面所需要的碾压时间以及摊铺的上层路面表面温度所应达到的理想温度值，利用所述上层试件表面温度随时间变化的对应关系，确定出起始摊铺上层路面时对应的下层路面的表面温度值；将所述起始摊铺上层路面时对应的下层路面的表面温度值作为开始摊铺上层路面的温度控制点；

显示器连接数据处理器，用于将数据处理器所处理的信息数据呈现出来；

整个实验模型置于恒温室中，使实验模型的外界温度处于设定的低温温度区间。

更优选地，所述数据处理器还用于：

根据所述上层试件表面温度随时间变化的对应关系，绘制上层试件表面温度随时间变化的曲线；根据工程摊铺上层路面所需要的碾压时间以及摊铺的上层路面表面温度所应达到的理想温度值，找寻到下层试件表面温度处于对应级别温度区间的曲线，并根据所找寻到的曲线确定出起始摊铺上层路面时对应的下层路面的表面温度值。

由上述本发明的技术方案可以看出，本发明相对于现有技术，具有如下技术效果：

本发明简单易行，能够模拟不同的下层路面表面温度等级对上层路面的沥青混合料的温度散失的影响规律。

本发明的温度确定方法和实验模型在室内操作，可排除外界因素的干扰，试验精度高且易于推广应用。

本发明通过建立不同温度环境下的沥青路面表层温度与随时间变化的散失规律，得到有效压实时间与上层路面压实的温度控制点；通过该有效压实时间与上层路面压实的温度控制点来控制双层分步摊铺工艺，使得摊铺夯实的路面具有层间粘结性好、施工效率高的特点，能够解决寒冷地区或低温施工时路面压实度容易不合格的问题。

附图说明

图1为本发明提供的一种沥青路面双层分步摊铺的温度确定实验模型的结构示意图；

图2为本发明提供一种沥青路面双层分步摊铺的温度确定方法的实施流程图；

图3为下层试件处于第一级别温度区间5～10℃情况下上层试件表面温度随时间变化的曲线图；

图4为下层试件处于第二级别温度区间10～25℃情况下上层试件表面温度随时间变化的曲线图；

图5为下层试件处于第四级别温度区间35～50℃情况下上层试件表面温度随时间变化的曲线图；

图6为下层试件处于第五级别温度区间50～65℃情况下上层试件表面温度随时间变化的曲线图；

图7为下层试件处于第六级别温度区间65～80℃情况下上层试件表面温度随时间变化的曲线。

附图中：

箱体71、摊铺夯实设备72、第一温度传感器73、第二温度传感器74、计时器、数据处理器75、显示器76和恒温室77。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，以下将通过实施例并结合说明书附图对本发明做进一步详细说明。

实施例一：

本发明提供一种沥青路面双层分步摊铺的温度确定实验模型，其结构如图1所示，包括：

箱体71、摊铺夯实设备72、第一温度传感器73、第二温度传感器74、计时器、数据处理器75、显示器76和恒温室77。

箱体71为由底板和四个侧板围成的上部开口的中空箱体，侧板沿高度方向设有刻度。

摊铺夯实设备72通过悬架设置在箱体71的上方，其包括摊铺机、双钢轮压路机和振动压路机，通过摊铺夯实设备72对填入箱体中的沥青混合料进行摊铺夯实，成型上层试件和下层试件。如采用一台摊铺机对沥青混合料进行摊铺，摊铺机后配备两台双钢轮压路机对摊铺好的沥青混合料进行初压2～3遍，两台振动压路机随后进行复压3～4遍，一台双钢轮压路机在后面终压3～4遍。

第一温度传感器73设置在箱体71侧板上的第一通孔中，用于采集下层试件的表面温度。

第二温度传感器74设置在箱体71侧板上的第二通孔中，用于采集上层试件的表面温度。

计时器集成在数据处理器75中，第一温度传感器73、第二温度传感器74通过无线或有线方式连接数据处理器75，分别实时传输采集的上层试件的表面温度和下层试件的表面温度。

数据处理器75接收第一温度传感器73、第二温度传感器74采集的上层试件的表面温度和下层试件的表面温度，并在下层试件表面温度处于所监测的对应的级别温度区间情况下，利用实时采集到的上层试件表面温度，建立上层试件表面温度随时间变化的对应关系；根据工程摊铺上层路面所需要的碾压时间以及摊铺的上层路面表面温度所应达到的理想温度值，利用所述上层试件表面温度随时间变化的对应关系(如绘制在下层试件处于不同级别温度区间情况下上层试件表面温度随时间变化的曲线)，确定出起始摊铺上层路面时对应的下层路面的表面温度值；将所述起始摊铺上层路面时对应的下层路面的表面温度值作为开始摊铺上层路面的温度控制点。

上述数据处理器75可以采用UTM(Universal testing machine万能试验机或通用试验机)的中央控制器或者可以处理温度数据的单片机实现。

显示器76连接数据处理器75，用于将数据处理器75处理后得到的数据呈现给用户，这些信息包括：上层试件表面温度随时间变化的对应关系，以及所确定出的起始摊铺上层路面时对应的下层路面的表面温度值。

整个实验模型置于恒温室77中，以便使实验模型的外界温度处于设定的低温温度区间。

实施例二：

本发明还提供一种沥青路面双层分步摊铺的温度确定方法，其实施过程如图2所示，包括如下步骤：

步骤S101，清空实验模型的箱体，并使实验模型的外界温度保持在设定的低温温度区间。

将实验模型置于恒温室中，使该实验模型的外界温度处于设定的低温温度区间。该低温温度区间设定为0～10℃。

步骤S102，取拌合好的沥青混合料倒入实验模型的箱体过程中，并采用轮碾方式进行下层试件的成型，成型后的下层试件的高度为第一设定高度。

步骤S103，监测下层试件表面温度是否处于设定的级别温度区间，若是，则执行步骤S104；否则，继续此步骤。

步骤S104，将沥青混合料继续填入实验模型，在下层试件上面采用轮碾方式进行上层试件的成型，成型后的上层试件高度为第二设定高度，并在上层试件的成型过程中实时采集上层试件的表面温度。

步骤S105，在下层试件表面温度处于所监测的对应级别温度区间情况下，利用实时采集到的上层试件表面温度，绘制上层试件表面温度随时间变化的曲线。

步骤S106，判断下层试件表面温度对应的所有设定的级别温度区间是否遍历完，若没有，则执行步骤S107；若已经遍历完，则执行步骤S108。

步骤S107，转入下层试件的表面温度处于下一级别温度区间情况的实验，返回步骤S101，直至下层试件表面温度处于的所有级别温度区间的实验都完成。

步骤S108，根据工程摊铺上层路面所需要的碾压时间以及摊铺的上层路面表面温度所应达到的理想温度值，找寻到下层试件表面温度处于对应级别温度区间的曲线，并根据所找寻到的曲线确定出起始摊铺上层路面时对应的下层路面的表面温度值。确定出起始摊铺上层路面时对应的下层路面的表面温度值后，将该起始摊铺上层路面时对应的下层路面的表面温度值作为开始摊铺上层路面的温度控制点。

下面举例说明上述方法的具体实施情况：

该实例中，采用50×50cm箱体的实验模型。沥青混合料在170℃温度条件下拌和。在该实例中，将下层试件的表面温度设为多个不同级别温度区间，如：第一级别温度区间对应的温度范围为5～10℃，第二级别温度区间对应的温度范围为10～25℃，第三级别温度区间对应的温度范围为25～35℃，第四级别温度区间对应的温度范围为35～50℃，第五级别温度区间对应的温度范围为50～65℃，第六级别温度区间对应的温度范围为65～80℃，等等。

首先，取下层试件表面温度为第一级别温度区间的情况进行实验：

清空实验模型，将实验模型置于恒温室中，使该实验模型的外界温度处于设定的低温温度区间。该低温温度区间设定为0～10℃。

将拌制好的沥青混合料加入该实验模型中，采用轮碾方式进行下层试件的成型，成型后的下层试件的高度为使得下层试件高度为60±2.5mm。

待下层试件的表面温度冷却至5～10℃时，进行上层试件的装料成型，使得上层试件高度为40±2.5mm，并在上层试件成型过程中实时采集记录上层试件的表面温度。

在下层试件处于第一级别温度区间5～10℃情况下，根据实时采集的上层试件的表面温度，绘制上层试件表面温度随时间变化的曲线，得到如图3所示的曲线。

至此下层试件表面温度为第一级别温度区间的情况的实验进行完毕。然后取下层试件表面温度为第二级别温度区间的情况进行实验，依此类推，将下层试件的其它级别温度区间按上述操作依次执行。

得到在下层试件不同级别温度区间情况下，上层试件表面温度随时间变化的曲线，如图4-图7所示给出下层试件处于第二级别温度区间10～25℃温度区间、第四级别温度区间35～50℃、第五级别温度区间50～65℃、第六级别温度区间65～80℃情况下上层试件表面温度随时间变化的曲线。

通过上述绘制的在下层试件处于不同级别温度区间情况下上层试件表面温度随时间变化的曲线，能够得到在下层试件处于不同级别温度区间情况下施工上层试件的碾压时间。

在外界温度为5℃左右施工时，按照施工经验，施工路段分段划分为长80m和宽30m，情况下压实上层路面所需的碾压时间为40min(2400s)。按照此碾压时间2400s以及摊铺上层路面表面温度所应达到的温度理想值120℃，找寻与该碾压时间对应的曲线图，即对应图5，在图5中，在下层试件处于第四级别温度区间35～50℃情况下，施工上层试件的可碾压时间为2480秒。此时间与40min最接近。

由此可依据该图5对应的曲线图，得到起始施工上层路面时，下层路面表面温度需处于第四级别温度区间35～50℃、起始施工上层路面时的上层路面表面温度需控制在165℃，以此作为起始施工上层路面的温度控制点。待摊铺的下层路面表面温度降至温度区间35～50℃时，进行上层路面的施工。

上述实施例一中，是以建立上层试件表面温度随时间变化的曲线图为例来说明如何利用实时采集到的上层试件表面温度建立上层试件表面温度随时间变化的对应关系的，但本发明并不局限于此，还可以通过其它方法实现下面的技术：在下层试件表面温度处于所监测的对应的级别温度区间情况下，利用实时采集到的上层试件表面温度，建立上层试件表面温度随时间变化的对应关系；根据工程摊铺上层路面所需要的碾压时间以及摊铺的上层路面表面温度所应达到的理想温度值，利用所述上层试件表面温度随时间变化的对应关系，确定出起始摊铺上层路面时对应的下层路面的表面温度值；将所述起始摊铺上层路面时对应的下层路面的表面温度值作为开始摊铺上层路面的温度控制点。

这种方法还可以是采用其它方式来利用实时采集到的上层试件表面温度来建立上层试件表面温度随时间变化的对应关系，如采用列表的方式等等。

实施例三：

本发明还提供一种沥青路面双层分步摊铺的方法，该方法的实施流程如下：

首先利用上述一种沥青路面双层分步摊铺的温度确定方法确定出起始摊铺上层路面时对应的下层路面的表面温度值。

然后以该起始摊铺上层路面时对应的下层路面的表面温度值作为起始施工上层路面的温度控制点。

接下来进行下层路面的施工：完成下层路面的混合料摊铺，下层路面混合料摊铺完成后由压路机压实；采用一台摊铺机并在其后配备两台双钢轮压路机进行初压多遍，如2～3遍，采用两台振动压路机随后进行复压多遍，如3～4遍；采用一台双钢轮压路机在后面终压多遍，如3～4遍。

监控摊铺好的下层路面表面温度降至所述温度控制点时，进行上层路面的施工。上层路面的施工方法与下层路面的施工雷同，这里不再累述。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不限定本发明。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。

Claims (7)

1.一种沥青路面双层分步摊铺的温度确定方法，其特征在于，所述沥青路面双层分步摊铺的温度确定方法包括：

使清空的沥青路面双层分步摊铺的温度确定实验模型的外界温度保持在设定的低温温度区间；

所述沥青路面双层分步摊铺的温度确定实验模型包括：箱体(71)、摊铺夯实设备(72)、第一温度传感器(73)、第二温度传感器(74)、计时器、数据处理器(75)；

箱体(71)为上部开口的中空箱体；摊铺夯实设备(72)通过悬架设置在箱体(71)的上方，用于在所述箱体(71)中摊铺沥青混合料并成型下层试件和上层试件；第一温度传感器(73)设置在箱体(71)的第一通孔中，用于采集下层试件的表面温度；第二温度传感器(74)设置在箱体(71)的第二通孔中，用于采集上层试件的表面温度；计时器集成在数据处理器(75)中，第一温度传感器(73)、第二温度传感器(74)通过无线或有线方式连接数据处理器(75)，分别实时传输采集的上层试件的表面温度和下层试件的表面温度；

取拌合好的沥青混合料，利用所述摊铺夯实设备(72)进行下层试件的成型；

通过所述第一温度传感器(73)监测并确定下层试件表面温度处于设定的级别温度区间时，在下层试件上面利用所述摊铺夯实设备(72)进行上层试件的成型；并通过所述第二温度传感器(74)在上层试件的成型过程中实时采集上层试件的表面温度；

通过数据处理器(75)，利用实时采集到的上层试件表面温度，建立在下层试件表面温度处于所监测的对应的级别温度区间情况下的上层试件表面温度随时间变化的对应关系；根据工程摊铺上层路面所需要的碾压时间以及摊铺的上层路面表面温度所应达到的理想温度值，利用所述在下层试件表面温度处于所监测的对应的级别温度区间情况下的上层试件表面温度随时间变化的对应关系，确定出起始摊铺上层路面时对应的下层路面的表面温度值；将所述起始摊铺上层路面时对应的下层路面的表面温度值作为开始摊铺上层路面的温度控制点。

2.根据权利要求1所述的一种沥青路面双层分步摊铺的温度确定方法，其特征在于，所述的利用所述建立在下层试件表面温度处于所监测的对应的级别温度区间情况下的上层试件表面温度随时间变化的对应关系，确定出起始摊铺上层路面时对应的下层路面的表面温度值的过程包括：

利用所述上层试件表面温度随时间变化的对应关系，绘制上层试件表面温度随时间变化的曲线；

根据工程摊铺上层路面所需要的碾压时间以及摊铺的上层路面表面温度所应达到的理想温度值，找寻到下层试件表面温度处于对应级别温度区间的曲线，并根据所找寻到的曲线确定出起始摊铺上层路面时对应的下层路面的表面温度值。

3.根据权利要求1所述的一种沥青路面双层分步摊铺的温度确定方法，其特征在于，将实验模型置于恒温室中，使该实验模型的外界温度处于设定的低温温度区间。

4.一种沥青路面双层分步摊铺的方法，其特征在于：

所述沥青路面双层分步摊铺的方法采用权利要求1-3任意一项所述的一种沥青路面双层分步摊铺的温度确定方法，确定出起始摊铺上层路面时对应的下层路面的表面温度值；并将所述起始摊铺上层路面时对应的下层路面的表面温度值作为开始摊铺上层路面的温度控制点；

进行下层路面的路面施工，并监控施工好的下层路面表面温度；

监控到下层路面表面温度降至所述温度控制点时，开始进行上层路面的路面施工。

5.根据权利要求4所述的一种沥青路面双层分步摊铺的方法，其特征在于，所述路面施工的过程包括：

完成路面的沥青混合料摊铺，摊铺完成后由压路机压实；采用摊铺机并在其后配备多台压路机进行初压，采用振动压路机随后进行复压，采用压路机在后面终压完成路面的施工。

6.一种沥青路面双层分步摊铺的温度确定实验模型，其特征在于，所述沥青路面双层分步摊铺的温度确定实验模型包括：

箱体(71)、摊铺夯实设备(72)、第一温度传感器(73)、第二温度传感器(74)、计时器、数据处理器(75)、显示器(76)和恒温室(77)；

箱体(71)为上部开口的中空箱体；

摊铺夯实设备(72)通过悬架设置在箱体(71)的上方，用于在所述箱体(71)中摊铺沥青混合料并成型下层试件和上层试件；

第一温度传感器(73)设置在箱体(71)的第一通孔中，用于采集下层试件的表面温度；

第二温度传感器(74)设置在箱体(71)的第二通孔中，用于采集上层试件的表面温度；

计时器集成在数据处理器(75)中，第一温度传感器(73)、第二温度传感器(74)通过无线或有线方式连接数据处理器(75)，分别实时传输采集的上层试件的表面温度和下层试件的表面温度；

数据处理器(75)利用实时采集到的上层试件表面温度，建立在下层试件表面温度处于所监测的对应的级别温度区间情况下的上层试件表面温度随时间变化的对应关系；根据工程摊铺上层路面所需要的碾压时间以及摊铺的上层路面表面温度所应达到的理想温度值，利用所述上层试件表面温度随时间变化的对应关系，确定出起始摊铺上层路面时对应的下层路面的表面温度值；将所述起始摊铺上层路面时对应的下层路面的表面温度值作为开始摊铺上层路面的温度控制点；

显示器(76)连接数据处理器(75)，用于将数据处理器(75)所处理的信息数据呈现出来；

整个实验模型置于恒温室(77)中，使实验模型的外界温度处于设定的低温温度区间。

7.根据权利要求6所述的一种沥青路面双层分步摊铺的温度确定实验模型，其特征在于，所述数据处理器(75)还用于：

根据所述上层试件表面温度随时间变化的对应关系，绘制上层试件表面温度随时间变化的曲线；根据工程摊铺上层路面所需要的碾压时间以及摊铺的上层路面表面温度所应达到的理想温度值，找寻到下层试件表面温度处于对应级别温度区间的曲线，并根据所找寻到的曲线确定出起始摊铺上层路面时对应的下层路面的表面温度值。