CN113970494A - 一种沥青路面层间材料局部脱开状态下的试件及剪切强度评价方法 - Google Patents

一种沥青路面层间材料局部脱开状态下的试件及剪切强度评价方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种沥青路面层间材料局部脱开状态下的试件及剪切强度评价方法，采用双层车辙板成型试件，使用单层车辙板成型尺寸作为下面层，将其导入到双层车辙板模具中，在车辙板上按照最佳涂覆量涂覆粘层沥青，将两面涂油的正方形聚四氟乙烯塑料薄片均匀撒布到粘层沥青上，其上铺入沥青混合料散料。通过在上面层和下面层之间的粘层撒布涂油的正方形聚四氟乙烯塑料薄片，使粘层隔开，这样确定的粘层材料剪切强度与实际路面使用强度更为接近。

Description

一种沥青路面层间材料局部脱开状态下的试件及剪切强度评 价方法
技术领域
本发明属于道路材料工程技术领域，具体涉及一种沥青路面层间材料局部脱开状态下的试件及剪切强度评价方法。
背景技术
开裂病害已经成为沥青路面的主要病害类型，大量钻芯取样调查表明裂缝处层间由于粘结失效而出现不同程度的脱离。层间剪应力引起的层间粘结失效会加速路面开裂并降低路面的使用寿命。所以沥青路面结构的层间粘结问题应该得到重视。
目前的研究大部分是基于路面层间处于完全连续或完全滑动状态下开展的，但是实际上的沥青路面层间界面呈现锯齿形的不规则界面状态。并且由于施工、环境等因素影响，沥青层间会出现没有完全粘结的间隙。
测定粘层材料抗剪强度的室内试验也采用粘层材料完全粘结的试件进行试验，并没有考虑到实际施工情况下层间局部脱开的剪切强度，所以室内试验测定粘层材料剪切强度与实际路面使用中的抗剪切强度有较大出入。
专利申请号为200810025565.X的发明专利公开了一种路面层间粘结抗剪强度测试方法，此发明专利的具体实施方式如下，成型马歇尔试件，保持干燥，在表面涂刷防水粘结层后，将两个试件粘结在一起制成试件备用，采用钻芯机将沥青混凝土层钻到需要测试部位，采用电吹风把芯样表面用热风吹干，使用强力胶把与芯样直径相同的剪切试验夹具头和芯样粘结在一起，调整加载轴下端头高度使其与加载试件相接触，并固定，设置扭转剪切试验的速度是0.05转/min进行扭转剪切试验，试验数据由仪器自动采集，每隔0.1s采集一个数据，根据采集的扭矩可以计算层间粘结材料的粘结强度在沥青路面新建和维修中用于测试不同接触界面的层间粘结强度和其它两种不同材料接触界面的粘结强度。这种方法通过扭矩的采集来对层间粘结材料进行强度测试，但是该专利忽略了层间会出现局部脱开而产生的细小间隙对路面层间粘结性的影响。
专利申请号为201611158943.2的发明专利公开了一种沥青路面层间粘结力的测试方法，此发明专利是通过以下方式实现的，制备好水泥混凝土试件，将其放在模具中，均匀涂抹粘层油，等待粘层油达到表干后，在其上采用轮碾成型方式成型尺寸相同的沥青混凝土试件，对试件进行切割、标记，准备进行拉拔测试，当把试件拉开之后，力值达到峰值，记录此时的峰值即为计算拉拨强度的最大破坏力，这种测试方法能够真实模拟沥青路面的竖向载荷，获取粘结力参数，便于层间材料粘合性能评价。虽然这种测试方法能准确模拟竖向载荷并获得粘结力参数，但是该专利同样忽略了层间会出现局部脱开而产生的细小间隙对路面层间粘结性的影响。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明将设计一种沥青路面层间材料局部脱开状态下的试件以及剪切强度的试验方法，这样确定的粘层材料剪切强度与实际路面使用强度更为接近。
本发明提供了如下的技术方案：
一种沥青路面层间材料局部脱开状态下的试件，采用双层车辙板成型试件，首先使用单层车辙板成型尺寸作为下面层，将其导入到双层车辙板模具中，在车辙板上按照最佳涂覆量涂覆粘层沥青，将两面涂油的正方形聚四氟乙烯塑料薄片均匀撒布到粘层沥青上，在其上铺入沥青混合料散料，并放入车辙成型仪碾压成型。聚四氟乙烯塑料耐高温也可替换为其他聚合物塑料材质。
一种沥青路面层间材料局部脱开状态下的剪切强度评价方法，按照先后顺序包括如下步骤：
步骤一：制作试验组与对照组试件，成型层间剪切强度试件，采用双层车辙板成型试件，首先使用单层车辙板成型尺寸作为下面层，将其导入到双层车辙板模具中，在车辙板上按照最佳涂覆量涂覆粘层沥青，将两面涂油的正方形聚四氟乙烯塑料薄片均匀撒布到粘层沥青上，在其上铺入沥青混合料散料，并放入车辙成型仪碾压成型，将成型好的沥青混合料试件进行养生，对照组与实验组成型方法相同，区别为对照组层间不撒布聚四氟乙烯塑料薄片，室外温度下养生一天，撒布聚四氟乙烯塑料薄片前，在塑料薄片上涂油可以防止沥青和聚四氟乙烯塑料薄片粘连；
步骤二：冷却，脱模，将试验试件进行切割，切割成符合试验仪器尺寸的试件；
步骤三：进行层间剪切强度试验；
步骤四：计算试验组与对照组剪切强度以及衰变率，通过衰变率评价层间粘结效果。
优选的是，步骤一中单层车辙板成型尺寸为30cm×30cm×5cm。
上述任一方案中优选的是，粘层材料上均匀撒布正方形聚四氟乙烯塑料薄片，边长为骨料最大粒径，撒布密集程度(间隙体积占层间体积的百分比)根据实际情况进行自主选取。
上述任一方案优选的是，步骤二中冷却时间为6小时，转入切割机，切成适当尺寸的双层正方体试件。
上述任一方案中优选的是，上面层为AC-13沥青混合料，撒布边长为13mm正方形聚四氟乙烯塑料薄片。
上述任一方案中优选的是，上面层为AC-16沥青混合料，撒布边长为16mm正方形聚四氟乙烯塑料薄片。
上述任一方案中优选的是，上面层为AC-20沥青混合料，撒布边长为20mm正方形聚四氟乙烯塑料薄片。
上述任一方案优选的是，步骤三中采用万能试验仪加载试件进行层间剪切强度试验，加载角度为60°，控制试验温度分别为60℃以及70℃，剪切加载速率为10mm/min，加上轴辊，防止水平力干扰测定粘层材料的剪切强度。考虑到行车出现的超载情况，层间剪切强度试验的加载角度设置为60°。
上述任一方案优选的是，步骤四中的剪切强度衰变率计算公式为：
Figure BDA0003318929910000031
通过剪切强度衰变率评价粘结效果。
有益效果：实际路面情况由于层间会出现局部脱开产生细小间隙对路面层间粘结性的影响，本发明提供一种测定局部脱开状态下的粘层材料剪切强度的试验方法，通过在上面层和下面层之间的粘层撒撒布涂油的正方形聚四氟乙烯塑料薄片，使粘层隔开，这样确定的粘层材料剪切强度与实际路面使用强度更为接近。通过剪切强度衰变率也可以评价粘层材料的粘结效果。
附图说明
图1是本发明优选实施例剪切强度试件结构及尺寸。
图2是本发明图1所示优选实施例采用的剪切强度试验装置。
具体实施方式
以下结合具体实例对本发明做进一步说明，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
步骤一：设计室内试验，包括试验组与对照组，成型层间剪切强度试件，采用双层车辙板成型试件。首先，试验组使用单层车辙板将SBS改性沥青AC-20沥青混合料成型尺寸为30cm×30cm×5cm的单层车辙板作为下面层，将其放入双层车辙板模具中；然后，在车辙板上按涂覆量为1.8kg/m2涂覆SBS沥青粘层材料。选择聚四氟乙烯塑料薄片尺寸为16mm×16mm，撒布密集程度为2％，将聚四氟乙烯塑料薄片两面涂油，随机均匀撒布到粘层沥青上，在其上铺布SBS改性沥青AC-16沥青沥青混合料散料，并放入车辙成型仪碾压成型。对照组预实验组成型方法相同，区别为对照组层间不撒布聚四氟乙烯塑料薄片。
步骤二：冷却6小时后，进行脱模。转入切割机，切成10cm×10cm×10cm的双层正方体试件。
步骤三：试验组和对照组分别设置6组，采用万能试验仪加载，前三组试件控制温度为60℃，后三组试件控制温度为70℃，剪切加载角度为60°，剪切加载速率为10mm/min，加上轴辊，防止水平力干扰测定粘层材料的剪切强度。
步骤四：记录试验组剪切强度与对照组的剪切强度，并计算均值，根据衰变率公式计算SBS改性沥青层间材料的衰变率。计算公式为：
Figure BDA0003318929910000041
Figure BDA0003318929910000042
表1 SBS改性沥青抗剪切强度
Figure BDA0003318929910000043
Figure BDA0003318929910000051
实施例2
步骤一：设计室内试验，包括试验组与对照组，成型层间剪切强度试件，采用双层车辙板成型试件。试验组首先使用单层车辙板将SBS改性沥青AC-16沥青混合料成型尺寸为30cm×30cm×5cm的单层车辙板作为下面层，将其导入到双层车辙板模具中，然后在车辙板上按照涂覆量为0.5kg/m2涂覆乳化沥青粘层材料。选择聚四氟乙烯塑料薄片尺寸为13mm×13mm，撒布密集程度为2％，将聚四氟乙烯塑料薄片两面涂油，随机均匀撒布到粘层沥青上，在其上铺入SBS改性沥青AC-13沥青沥青混合料散料，并放入车辙成型仪碾压成型。对照组预实验组成型方法相同，区别为对照组层间不撒布聚四氟乙烯塑料薄片。
步骤二：冷却6小时后，进行脱模。转入切割机，切成10cm×10cm×10cm的双层正方体试件。
步骤三：试验组和对照组分别设置6组，采用万能试验仪加载，前三组试件控制温度为60℃，后三组试件控制温度为70℃，剪切加载角度为60°，剪切加载速率为10mm/min，加上轴辊，防止水平力干扰测定粘层材料的剪切强度。
表2乳化沥青抗剪切强度
Figure BDA0003318929910000052
上述两组实施例测试了不同粘层的在材料不完全粘接状态下的剪切强度以及剪切轻度衰变率，衰变率越高，粘结效果越差，从表1和表2也可以得出SBS沥青粘层的粘结效果比乳化沥青粘层的粘结效果要好。
本领域技术人员不难理解，本发明包括上述发明内容和具体实施方式部分的任意组合，限于篇幅并为使说明书简明而没有将这些组合构成的方案一一描述。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种沥青路面层间材料局部脱开状态下的试件，采用双层车辙板成型试件，使用单层车辙板成型尺寸作为下面层，将其导入到双层车辙板模具中，在车辙板上按照最佳涂覆量涂覆粘层沥青，其特征在于，将两面涂油的正方形聚四氟乙烯塑料薄片随机均匀撒布到粘层沥青上，其上铺入沥青混合料散料，放入车辙成型仪碾压成型。
2.一种沥青路面层间材料局部脱开状态下的剪切强度评价方法，按照先后顺序包括如下步骤：
步骤一：制作试验组与对照组剪切强度试件，试验组采用如权利要求1所述的面层间材料局部脱开状态下的试件，对照组与实验组成型方法相同，区别为对照组层间不撒布聚四氟乙烯塑料薄片，将成型好的沥青混合料试件进行养生；
步骤二：冷却，脱模，将试验试件进行切割，切割成符合试验仪器尺寸的试件；
步骤三：进行层间剪切强度试验；
步骤四：计算试验组与对照组剪切强度以及衰变率，通过衰变率评价层间粘结效果。
3.如权利要求2所述的沥青路面层间材料局部脱开状态下的剪切强度评价方法，其特征在于，步骤一中单层车辙板成型尺寸为30cm×30cm×5cm。
4.如权利要求3所述的沥青路面层间材料局部脱开状态下的剪切强度评价方法，其特征在于，粘层材料上随机撒布正方形聚四氟乙烯塑料薄片，边长为骨料最大粒径，撒布密集程度根据实际情况进行自主选取。
5.如权利要求4所述的沥青路面层间材料局部脱开状态下的剪切强度评价方法，其特征在于，步骤二中冷却时间为6小时，转入切割机，切成适当尺寸的双层正方体试件。
6.如权利要求5所述的沥青路面层间材料局部脱开状态下的剪切强度评价方法，其特征在于，上面层为AC-13沥青混合料，撒布边长为13mm正方形聚四氟乙烯塑料薄片。
7.如权利要求5所述的沥青路面层间材料局部脱开状态下的剪切强度评价方法，其特征在于，上面层为AC-16沥青混合料，撒布边长为16mm正方形聚四氟乙烯塑料薄片。
8.如权利要求5所述的沥青路面层间材料局部脱开状态下的剪切强度评价方法，其特征在于，上面层为AC-20沥青混合料，撒布边长为20mm正方形聚四氟乙烯塑料薄片。
9.如权利要求1所述的沥青路面层间材料局部脱开状态下的剪切强度评价方法，其特征在于，步骤三，采用万能试验仪加载试件进行层间剪切强度试验，加载角度为60°，控制试验温度分别为60℃以及70℃，剪切加载速率为10mm/min。
10.如权利要求1所述的沥青路面层间材料局部脱开状态下的剪切强度评价方法，其特征在于，步骤四中的剪切强度衰变率计算公式为：
Figure FDA0003318929900000021
Figure FDA0003318929900000022
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