CN112964592A - 一种高弹橡胶沥青复合碎石封层室内检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高弹橡胶沥青复合碎石封层室内检测方法，方法包括以下步骤：S1：粘附性检测；S2：抗滑性检测；S3：空隙率检测；S4：密度检测；所述粘附性检测方法，涉及到的装置包括两个加载轮胎和试件模，其具体检测步骤如下。本发明采用的粘附性检测通过将我国目前使用的100KN路面标准轴载换算为室内的试件标准轴载，能够很好的模拟现场的行车情况，抗滑性检测通过将抗滑性试验与粘附性试验相结合，测得真实的摩擦系数，并且通过数学计算，精确校核标准滑动长度，提高试验精度，室内密度和空隙率检测奠定了碎石封层现场压实度检测的基础，将室内试验与现场施工相联系，具有重要的施工指导意义。
Description
技术领域
本发明涉及道路结构室内试验技术领域，尤其涉及一种高弹橡胶沥青复合碎石封层室内检测方法。
背景技术
近年来，随着我国经济的迅速发展，交通事业进入飞速发展的时代。但是我国市政道路建设起步相对较晚，技术力量相对薄弱，在交通荷载和自然环境的综合作用下，路面(尤其是沥青路面)投入运营后仅仅几年的时间，就提前出现裂缝、沉陷、车辙、泛油等早期破坏现象，大大降低了路面的使用性能。路面的早期破坏已经发展成为我国道路建设面临的最大难题，养护、维修工作迫在眉睫，已经发展成为交通运输部门重点进行的工作之一。
20世纪90年代中后期，国外先进的“预防性养护”理念与技术由上海率先引入。预防性养护技术实质上是一种强制性的养护措施，在路面结构还未产生病害或者病害现象刚刚出现时，就提前进行养护将病害扼杀在摇篮中，掌握养护的主动权从而延缓路面的破坏。当时上海引进的预防性养护技术有稀浆封层、微表处等，现在随着科技的高速发展，预防性养护技术不断更新换代，许多新技术、新工艺、新材料的预防性养护技术应运而生。目前较为简便并被广泛使用的便是沥青碎石封层技术。
高弹橡胶沥青碎石封层是一种在基层或者面层喷洒一层高弹橡胶沥青后立即撒布一层单一粒径碎石，经过碾压后形成的薄层封层，可封闭基层或面层的细小裂纹，防止水侵入路面，同时橡胶沥青具有优良的弹性，与普通碎石封层相比主要有防水性能好、抗放射裂纹强、耐久性好等优点，一般作为路面的防水层和应力吸收层广泛使用。
而高弹橡胶沥青复合碎石封层则是多层的单层高弹橡胶沥青碎石封层组合而成，每一层的碎石粒径从下往上依次缩小，可以形成嵌挤密实结构，强度更高、抗反射裂缝能力更强。
但高弹橡胶沥青复合碎石封层技术目前存在着以下问题：
1、目前高弹橡胶沥青碎石封层限于其特殊的结构，传统的室内性能检测方法无法服务于该结构，无法进行有效的路用性能室内试验，导致施工完全凭借施工经验，施工质量没有保证，亟需提供一种高弹橡胶沥青复合碎石封层室内检测方法，对高弹橡胶沥青复合碎石封层的施工进行指导。
2、不仅高弹橡胶沥青复合碎石封层无法进行室内性能检测，稀浆封层和同步碎石封层等封层结构也无法进行有效的室内性能检测。
3、传统的粘附性检测方法，并没有很好的结合施工现场的情况，得出来的结果不够真实，对于施工应用没有较大的帮助。
4、传统的路面抗滑性检测方法，采用数字式摆式仪进行检测，但高弹橡胶沥青复合碎石封层结构在成型完成后，表面会存在粘结不牢靠、松散的碎石，并不适用于数字式摆式仪检测，同时，传统的数字式摆式仪检测中，需要进行多次的滑动长度的校核，完全依赖于实验人员的熟练程度，操作复杂且不够精准。
5、压实度作为影响施工质量的重要指标之一，需要室内的标准密度和施工的现场密度相结合，而传统的室内密度检测方法，由于需要脱模，并不适用于高弹橡胶沥青复合碎石封层这一相对较松散的结构，导致压实度这一重要指标无法检测。
发明内容
本发明的目的是要解决现有室内复合碎石封层室内性能检测的不足，提供一种高弹橡胶沥青复合碎石封层室内检测装置及检测方法。为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：
一种高弹橡胶沥青复合碎石封层室内检测方法，方法包括以下步骤：
S1：粘附性检测；
S2：抗滑性检测；
S3：空隙率检测；
S4：密度检测；
所述粘附性检测方法，涉及到的装置包括两个加载轮胎和试件模，其具体检测步骤如下：
A1：高弹橡胶沥青复合碎石封层试件在试件模成型后，待其冷却至室温，称量高弹橡胶沥青复合碎石封层试件连同试件模的质量m1；
A2：将试件模放到碾压装置中，根据公式
其中，L1-试件横向宽度，m；L2-道路单车道宽度，通常取3.5m；Ps-标准轴载，100KN；ps-标准轮压，0.7Mpa；D-加载轮胎间距，m。
调整碾压装置中碾压轮的间距；
A3：碾压完成后，待试件冷却至室温，观察碾压过后的痕迹，集料的粘附情况，将碾压后松散的碎石清除后，取出试件模进行称重；
A4：通过公式
其中，ρZ—碎石脱落率，％；m1—试验前高弹橡胶沥青复合碎石封层连同试件模质量，kg；m2—试验后高弹橡胶沥青复合碎石封层试件连同试件模质量，kg；mA—高弹橡胶沥青复合碎石封层表层碎石的质量，kg；λA—高弹橡胶沥青复合碎石封层表层碎石撒布量，kg/m2；s—试件面积，m2；
计算碎石脱落率ρZ，由此判断高弹橡胶沥青复合碎石封层试件集料粘附性。
所述抗滑性检测方法，涉及到的装置包括数字式摆式仪，具体检测步骤如下：
B1：将数字式摆式仪放置在试件模上方；
B2：按照规范进行调零操作；
B3：根据公式
其中，X—摆锤刚好垂直触地时，橡胶片最右端与摆锤旋转中心的水平距离，m；Y—摆锤刚好垂直触地时，地面与摆锤旋转中心的垂直距离，m；S—标准滑动长度，m；H—试件表面与摆锤旋转中心的垂直距离，m；
调整高弹橡胶沥青复合碎石封层试件表面与摆锤旋转中心的垂直距离，精确校核滑动长度；
B4：按照规范进行抗滑性的检测；
B5：根据所得试验摩擦摆值，评估高弹橡胶沥青室内成型试件的抗滑性能；
所述空隙率检测方法，涉及到的装置包括密封盖板、水管、水箱、水位计，具体检测步骤如下：
C1：称量得到的抗滑性试验后的高弹橡胶沥青复合碎石封层试件连同试件模质量m3，已知试件模重量m4，将密封盖板盖在试件上，密封盖板中间开有进水口，通过水管将水箱中的水从进水口抽入试件模中，直到水箱水位不再下降且试件模四角排气管液面高度一致，停止抽水，将水管取出，静置30min，确保试件完全饱水，记录此时水箱水位V1和排气管液面高度V2，并称量完全饱水后的高弹橡胶沥青复合碎石封层试件连同试件模的质量m5；
C2：将试件模中的水排出，用抹布将高弹橡胶沥青复合碎石封层试件表面和试件模表面的水渍完全擦干，排水完毕后，称量排水后的高弹橡胶沥青复合碎石封层试件连同试件模的质量m6；
C3：根据公式
VV＝(m5-m6-4V1S1-S2H)/(n3-m4)×100%
其中，VV-高弹橡胶沥青复合碎石封层室内成型试件空隙率，%；S1-单个排气管的横截面积，m2；S2-密封盖板进水口横截面积，m2；H-密封盖板进水口高度，m；
所述密度检测方法，具体检测步骤如下：
D1：将高弹橡胶沥青复合碎石封层试件连同试件模缓缓放入水箱中，待其完全沉入箱底，记录此时水箱水位V3；
D2：依据公式
ρa＝(m3-m4)/(V1-V3)
计算高弹橡胶沥青复合碎石封层室内成型试件室内密度ρa，结合施工现场检测出的高弹橡胶沥青复合碎石封层密度ρb，根据公式
得到施工现场的高弹橡胶沥青复合碎石封层压实度
优选的，所述两个加载轮胎同时运行，同时加载，加载的重量为100KN，碾压频率为40-45r/min以内，碾压时间为30-40min。
优选的，所述试件模，包括调高螺栓、排气管和升降板，所述升降板通过调高螺栓升降，试件模四角开有小孔与排气管相连，试件模四周开有八个排水孔，通过密封螺栓控制开闭。
优选的，所述粘附性，碎石脱落率ρZ≤10%为合格，ρZ＞10%为不合格。
优选的所述摩擦摆值通过公式
BPN20＝BPNT+△BPN
式中，BPN20—标准温度(20℃)下所测得的路面的摆值；BPNT—试件温度为T(℃)时所测得路面的摆值；△BPN—温度修正值；
计算。
优选的，所述抗滑性，达到施工现场设计要求的120％为合格，未达到施工现场设计要求的120％为不合格。
优选的，所述密度，室内密度ρa＞ρb为合格。
相比现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明专利提出的高弹橡胶沥青复合碎石封层室内性能检测方法，可以对高弹橡胶沥青复合碎石封层的粘附性、抗滑性、空隙率和室内密度这四个重要的性能指标进行检测，填补了其性能检测方法的空白，使高弹橡胶沥青复合碎石封层这一技术更好的服务于社会；
(2)本发明专利提出的高弹橡胶沥青复合碎石封层室内性能检测方法，不仅可用于高弹橡胶沥青复合碎石封层的室内性能检测，亦可用于稀浆封层等其他封层的室内性能检测，适用范围广；
(3)本发明专利提出的高弹橡胶沥青复合碎石封层室内粘附性检测方法，通过我国目前使用的100KN路面标准轴载，将其换算为室内的试件标准轴载，能够很好的模拟现场的行车情况，基于此测得的碎石脱落率也更加符合现场的通车情况，能够更加真实的体现高弹橡胶沥青复合碎石封层的集料粘附性能，提高粘附性能检测的效果；
(4)本发明专利本发明提出的高弹橡胶沥青复合碎石封层室内抗滑性检测方法通过特定的检测顺序，利用粘附性试验后表层已不存在粘结不牢靠的碎石的条件，测得高弹橡胶沥青复合碎石封层试件真实的摩擦系数，并且通过数学计算，精确校核标准滑动长度，大大提高摩擦系数试验的精度，并简化操作步骤；
(5)本发明专利提出的高弹橡胶沥青复合碎石封层室内密度检测方法，不需要对试件进行脱模，解决了现场高弹橡胶沥青复合碎石封层施工压实度性能检测的室内部分。
本发明采用的粘附性检测通过将我国目前使用的100KN路面标准轴载换算为室内的试件标准轴载，能够很好的模拟现场的行车情况，抗滑性检测通过将抗滑性试验与粘附性试验相结合，测得真实的摩擦系数，并且通过数学计算，精确校核标准滑动长度，提高试验精度，室内密度和空隙率检测奠定了碎石封层现场压实度检测的基础，将室内试验与现场施工相联系，具有重要的施工指导意义。
附图说明
图1为检测流程图；
图2为试件模三维图；
图3为试件模俯视图；
图4为空隙率检测示意图。
图中标号：1-1调高螺栓、1-2排气管、1-3升降板、1-4密封螺栓、密封盖板2-1、水管2-2、水箱2-3、水位计2-4。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明专利进行进一步的描述：
实施例一
参阅图1，根据本发明实施例的检测流程，方法包括以下步骤：
1、粘附性检测；
2、抗滑性检测；
3、空隙率检测；
4、密度检测。
参阅图2-3，根据本发明实施例的试件模，包括调高螺栓1-1、排气管1-2和升降板1-3，升降板1-3通过密封螺栓1-4升降，从而适应于不同高度的高弹橡胶沥青复合碎石封层试件，试件模四角开有小孔与排气管1-2相连，用于排空成型试件内部空气，试件模四周开有八个排水孔，通过密封螺栓1-4控制开闭。
参阅图4，根据本发明实施例的空隙率检测过程，包括调高螺栓1-1、排气管1-2、升降板1-3、密封螺栓1-4、密封盖板2-1、水管2-2、水箱2-3和水位计2-4，密封盖板2-1尺寸与高弹橡胶沥青复合碎石封层试件模尺寸匹配，检测时，将密封盖板2-1盖于试件上方，密封盖板2-1中央开有进水口，进水口与水管2-2相连，水管2-2从水箱2-3抽水灌入试件模中，水箱2-3配有水位计2-4。
本发明专利的上述方案，在使用时，具体包括以下步骤：
S1：进行粘附性检测，高弹橡胶沥青复合碎石封层试件在试件模成型后，待其冷却至室温，称量高弹橡胶沥青复合碎石封层试件连同试件模的质量m1，将试件模放到碾压装置中，根据公式
其中，L1-试件横向宽度，m；L2-道路单车道宽度，通常取3.5m；Ps-标准轴载，100KN；ps-标准轮压，0.7Mpa；D-加载轮胎间距，m。
调整碾压装置中加载轮的间距，加载轮以100KN的加载和42r/min的频率，碾压30min，碾压完成后，待试件冷却至室温，观察碾压过后的痕迹，集料的粘附情况，将碾压后松散的碎石清除后，取出试件模进行称重，通过公式
其中，ρZ—碎石脱落率，％；m1—试验前高弹橡胶沥青复合碎石封层连同试件模质量，kg；m2—试验后高弹橡胶沥青复合碎石封层试件连同试件模质量，kg；mA—高弹橡胶沥青复合碎石封层表层碎石的质量，kg；λA—高弹橡胶沥青复合碎石封层表层碎石撒布量，kg/m2；s—试件面积，m2；
计算碎石脱落率ρZ，ρZ≤10%为合格，ρZ＞10%为不合格；
S2：进行抗滑性检测，将数字式摆式仪放置在试件模上方，用扫帚或其他工具将测点处的浮尘或附着物打扫干净，将仪器置于路面测点上，并使摆的摆动方向与试件模横向一致，转动底座上的调平螺栓，使水准泡居中，放松紧固旋钮，转动升降旋钮，使摆升高并能自由摆动，然后旋紧紧固旋钮，将摆固定在右侧悬臂上，使摆处于水平释放位置，打开数字化摆式仪主机电源，设置测试状态为“标定”，按下释放开关，使摆向左摆动，当摆达到最高位置后下落时，用手将摆杆接住，此时数字化摆式仪将自动记录空摆时的初始角度，保存此初始角度，完成零位标定，让摆处于自然下垂状态，松开固定旋钮，转动升降旋钮使摆下降，根据公式
其中，X—摆锤刚好垂直触地时橡胶片最右端与摆锤旋转中心的水平距离，m；Y—摆锤刚好垂直触地时，地面与摆锤旋转中心的垂直距离，m；S—标准滑动长度，m；H—试件表面与摆锤旋转中心的垂直距离，m；
调整高弹橡胶沥青复合碎石封层试件表面与摆锤旋转中心的垂直距离，精确校核滑动长度，将摆固定在右侧悬臂上，使摆处于水平释放位置，设置测试状态为“就绪”，用喷水壶浇洒测点处路面，使之处于湿润状态，按下右侧悬臂上的释放开关，使摆在路面滑过，当摆杆回落时，用手接住读数，但不做记录，然后使摆杆重新置于水平释放位置，重复操作5次，读记每次测试的摆值，5个摆值中最大值与最小值的差值不得大于3。如差数大于3时，应检查产生的原因，并再次重复上述各项操作，至符合规定为止，在测点处用温度计测记潮湿路表温度，准确至1℃，根据公式
BPN20＝BPNT+△BPN
式中，BPN20—标准温度(20℃)下所测得的路面的摆值；BPNT—试件温度为T(℃)时所测得路面的摆值；△BPN—温度修正值；
计算试验摩擦摆值，达到施工现场设计要求的120％为合格，未达到施工现场设计要求的120％为不合格；
S3：进行空隙率检测，称量得到的抗滑性试验后的高弹橡胶沥青复合碎石封层试件连同试件模质量m3，已知试件模重量m4，将密封盖板盖在试件上，密封盖板中间开有进水口，通过水管将水箱中的水从进水口抽入试件模中，直到水箱水位不再下降且试件模四角排气管液面高度一致，停止抽水，将水管取出，静置30min，确保试件完全饱水，记录此时水箱水位V1和排气管液面高度V2，并称量完全饱水后的高弹橡胶沥青复合碎石封层试件连同试件模的质量m5，将试件模中的水排出，用抹布将高弹橡胶沥青复合碎石封层试件表面和试件模表面的水渍完全擦干，排水完毕后，称量排水后的高弹橡胶沥青复合碎石封层试件连同试件模的质量m6，根据公式
VV＝(m5-m6-4V1S1-S2H)/(m3-m4)×100％
其中，VV-高弹橡胶沥青复合碎石封层室内成型试件空隙率，％；S1-单个排气管的横截面积，m2；S2-密封盖板进水口横截面积，m2；H-密封盖板进水口高度，m；
S4：进行密度检测，将高弹橡胶沥青复合碎石封层试件连同试件模缓缓放入水箱中，待其完全沉入箱底，记录此时水箱水位V3，依据公式
ρa＝(m3-m4)/(V1-V3)
计算高弹橡胶沥青复合碎石封层室内成型试件室内密度ρa，结合施工现场检测出的高弹橡胶沥青复合碎石封层密度ρb，根据公式
得到施工现场的高弹橡胶沥青复合碎石封层压实度
压实度
为合格。
Claims (7)
1.一种高弹橡胶沥青复合碎石封层室内检测方法，其特征在于，方法包括以下步骤：
S1：粘附性检测；
S2：抗滑性检测；
S3：空隙率检测；
S4：密度检测；
所述粘附性检测方法，涉及到的装置包括两个加载轮胎和试件模，其具体检测步骤如下：
A1：高弹橡胶沥青复合碎石封层试件在试件模成型后，待其冷却至室温，称量高弹橡胶沥青复合碎石封层试件连同试件模的质量m1；
A2：将试件模放到碾压装置中，根据公式
其中，L1-试件横向宽度，m；L2-道路单车道宽度，通常取3.5m；Ps-标准轴载，100KN；ps-标准轮压，0.7Mpa；D-加载轮胎间距，m。
调整碾压装置中碾压轮的间距；
A3：碾压完成后，待试件冷却至室温，观察碾压过后的痕迹，集料的粘附情况，将碾压后松散的碎石清除后，取出试件模进行称重；
A4：通过公式
其中，ρZ—碎石脱落率，％；m1—试验前高弹橡胶沥青复合碎石封层连同试件模质量，kg；m2—试验后高弹橡胶沥青复合碎石封层试件连同试件模质量，kg；mA—高弹橡胶沥青复合碎石封层表层碎石的质量，kg；λA—高弹橡胶沥青复合碎石封层表层碎石撒布量，kg/m2；s—试件面积，m2；
计算碎石脱落率ρZ，由此判断高弹橡胶沥青复合碎石封层试件集料粘附性；
所述抗滑性检测方法，涉及到的装置包括数字式摆式仪，具体检测步骤如下：
B1：将数字式摆式仪放置在试件模上方；
B2：按照规范进行调零操作；
B3：根据公式
其中，X—摆锤刚好垂直触地时，橡胶片最右端与摆锤旋转中心的水平距离，m；Y—摆锤刚好垂直触地时，地面与摆锤旋转中心的垂直距离，m；S—标准滑动长度，m；H—试件表面与摆锤旋转中心的垂直距离，m；
调整高弹橡胶沥青复合碎石封层试件表面与摆锤旋转中心的垂直距离，精确校核滑动长度；
B4：按照规范进行抗滑性的检测；
B5：根据所得试验摩擦摆值，评估高弹橡胶沥青室内成型试件的抗滑性能；
所述空隙率检测方法，涉及到的装置包括密封盖板、水管、水箱、水位计，具体检测步骤如下：
C1：称量得到的抗滑性试验后的高弹橡胶沥青复合碎石封层试件连同试件模质量m3，已知试件模重量m4，将密封盖板盖在试件上，密封盖板中间开有进水口，通过水管将水箱中的水从进水口抽入试件模中，直到水箱水位不再下降且试件模四角排气管液面高度一致，停止抽水，将水管取出，静置30min，确保试件完全饱水，记录此时水箱水位V1和排气管液面高度V2，并称量完全饱水后的高弹橡胶沥青复合碎石封层试件连同试件模的质量m5；
C2：将试件模中的水排出，用抹布将高弹橡胶沥青复合碎石封层试件表面和试件模表面的水渍完全擦干，排水完毕后，称量排水后的高弹橡胶沥青复合碎石封层试件连同试件模的质量m6；
C3：根据公式
VV＝(m5-m6-4V1S1-S2H)/(m3-m4)×100％
其中，VV-高弹橡胶沥青复合碎石封层室内成型试件空隙率，％；S1-单个排气管的横截面积，m2；S2-密封盖板进水口横截面积，m2；H-密封盖板进水口高度，m；
所述密度检测方法，具体检测步骤如下：
D1：将高弹橡胶沥青复合碎石封层试件连同试件模缓缓放入水箱中，待其完全沉入箱底，记录此时水箱水位V3；
D2：依据公式
ρa＝(m3-m4)/(V1-V3)
计算高弹橡胶沥青复合碎石封层室内成型试件室内密度ρa，结合施工现场检测出的高弹橡胶沥青复合碎石封层密度ρb，根据公式
得到施工现场的高弹橡胶沥青复合碎石封层压实度
2.根据权利要求1中所述的一种高弹橡胶沥青复合碎石封层室内检测方法，其特征在于，所述两个加载轮胎同时运行，同时加载，加载的重量为100KN，碾压频率为40-45r/min以内，碾压时间为30-40min以内。
3.根据权利要求1所述的一种高弹橡胶沥青复合碎石封层室内检测方法，其特征在于，所述试件模包括调高螺栓、排气管和升降板，所述升降板通过调高螺栓升降，试件模四角开有小孔与排气管相连，试件模四周开有八个排水孔，通过密封螺栓控制开闭。
4.根据权利要求1所述的一种高弹橡胶沥青复合碎石封层室内检测方法，其特征在于，所述粘附性中碎石脱落率ρZ≤10％为合格，ρZ＞10％为不合格。
5.根据权利要求1所述的一种高弹橡胶沥青复合碎石封层室内检测方法，其特征在于，所述摩擦摆值通过公式
BPN20＝BPBT+△BPN
式中，BPN20—标准温度(20℃)下所测得的路面的摆值；BPNT—试件温度为T(℃)时所测得路面的摆值；△BPN—温度修正值；
计算。
6.根据权利要求1所述的一种高弹橡胶沥青复合碎石封层室内检测方法，其特征在于，所述抗滑性中达到施工现场设计要求的120％为合格，未达到施工现场设计要求的120％为不合格。
7.根据权利要求1所述的一种高弹橡胶沥青复合碎石封层室内检测方法，其特征在于，所述压实度中压实度
为合格。
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