一種薄層瀝青混合料罩面耐久性的評(píng)價(jià)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于水泥混凝土橋面的評(píng)價(jià)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種薄層瀝青混合料罩 面耐久性的評(píng)價(jià)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 對(duì)普通瀝青混合料水穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)方法主要依據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試 驗(yàn)規(guī)程》（JTJE20-2011)中介紹的凍融劈裂試驗(yàn)。該試驗(yàn)按標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)方法成型得到瀝青混 合料（馬歇爾）試件，試件高度為63. 5mm，隨后將瀝青混凝土試件浸入水中，在自然滲透或 者真空負(fù)壓的作用下，使水浸入到瀝青混凝土的空隙中；對(duì)試件進(jìn)行冷凍，空隙中的水結(jié)冰 后體積膨脹11 %，對(duì)混凝土造成強(qiáng)度破壞；再將試件放入60°C的水中一定試件，進(jìn)行充分 地融化，從而完成一次凍融循環(huán)。凍融循環(huán)可以對(duì)瀝青混凝土試件的強(qiáng)度造成一定破壞，是 瀝青混凝土的強(qiáng)度下降，上述各種試驗(yàn)方法均以凍融前后的劈裂強(qiáng)度比值為評(píng)價(jià)指標(biāo)，強(qiáng) 度下降少者為優(yōu)。
[0003] 薄層瀝青混合料罩面是結(jié)構(gòu)厚度薄于一般路面的路面結(jié)構(gòu)形式，主要應(yīng)用于高等 級(jí)公路、市政道路的抗滑表層等。在路面的實(shí)際使用情況下，行駛作用與水、溫度等環(huán)境因 素相耦合是對(duì)路面的主要損害方面，由于罩面結(jié)構(gòu)的厚度薄，自然降水在耦合作用下，極易 滲透入瀝青混凝土層內(nèi)部，造成對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)本身的反復(fù)沖刷，尤其是在多雨的夏季，路面 溫度相對(duì)較高，又進(jìn)一步促進(jìn)了水對(duì)瀝青的乳化作用，更加速了對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)沖刷破壞與 侵蝕；薄層瀝青混合料罩面結(jié)構(gòu)的厚度減薄導(dǎo)致其溫度敏感性提高，低溫條件下面層底部 最大溫度應(yīng)力急劇增大；厚度減薄還導(dǎo)致在行車荷載路面產(chǎn)生反復(fù)垂直沖擊和水平剪切作 用下，極易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)疲勞損傷。因此，模擬實(shí)際路面的行車和溫度環(huán)境，評(píng)價(jià)薄層瀝青混合 料罩面結(jié)構(gòu)在沖擊荷載、環(huán)境溫度變化和水侵蝕因素下的耐受情況對(duì)薄層瀝青混合料罩面 的研究和應(yīng)用具有重要的作用。
[0004] 薄層瀝青混合料罩面抵抗荷載、水、溫度耦合作用的性能對(duì)磨耗層路用性能的發(fā) 揮至關(guān)重要，但對(duì)于薄層瀝青混合料罩面，目前尚無(wú)評(píng)價(jià)其耐久性能的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，本發(fā)明提供了一種方法合理、貼近實(shí)際、結(jié)果可 靠、能夠真實(shí)反映薄層瀝青混合料罩面應(yīng)用在路面上受到荷載、環(huán)境溫度和水損壞的實(shí)際 情況，為研究薄層瀝青混合料罩面的耐久性提供參考依據(jù)的薄層瀝青混合料罩面耐久性的 評(píng)價(jià)方法。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是由以下幾個(gè)步驟組成：
[0007] 1)取樣試件并分組
[0008] 按照瀝青混合料配合設(shè)計(jì)方法和馬歇爾試驗(yàn)方法拌合瀝青混合料，取孔隙率相 同、尺寸為巾101. 6_X30mm的薄層瀝青混合料罩面圓柱體試件4只，將4只試件中部切割 為等高度的2份，每份4只，記為對(duì)照組和試驗(yàn)組；
[0009] 2)對(duì)照組進(jìn)行劈裂試驗(yàn)
[0010] 對(duì)對(duì)照組中試件做劈裂試驗(yàn)，由下式計(jì)算每只試件的劈裂強(qiáng)度TS:
[0011] TS= 0. 00628XP/h (1)
[0012] 式⑴中TS為劈裂強(qiáng)度，p為試件最大試驗(yàn)荷載，h為試件厚度；
[0013] 取對(duì)照組中4只試件劈裂強(qiáng)度TS的平均值TS。；
[0014] 3)試驗(yàn)組進(jìn)行循環(huán)沖擊、水損壞、溫度變化試驗(yàn)
[0015] a)將試驗(yàn)組中試件放入-12°C~_8°C的低溫冰箱中冷凍23. 5~24. 5小時(shí)；
[0016] b)取出試件固定在鋼制底座上并放入保溫箱中，保溫箱內(nèi)保持-12°C~_8°C的低 溫，在保溫箱中以配重l〇kg、沖擊面接觸尺寸大于等于試件上表面尺寸的重錘由試件上方 0. 5m高處自由下落沖擊試件表面30次；
[0017]c)室溫，將試件放入中空容器中，加水浸沒(méi)試件后封閉容器抽真空，容器在 97. 3kpa真空度靜置15~25分鐘，恢復(fù)常壓狀態(tài)靜置20~40分鐘，將容器中飽水試件取 出由塑料袋包裹放入-18°C的低溫冰箱中冷凍15~17小時(shí)，取出放入水溫60°C的水浴箱 中加熱保溫22~26小時(shí)，取出放入常溫水槽中靜置2小時(shí)；
[0018] 4)試驗(yàn)組進(jìn)行劈裂試驗(yàn)
[0019] 對(duì)試驗(yàn)組中試件做劈裂試驗(yàn)，由（1)式計(jì)算每只試件的劈裂強(qiáng)度TS，取試驗(yàn)組中4 只試件劈裂強(qiáng)度TS的平均值為T(mén)S1;
[0020] 5)根據(jù)下式計(jì)算沖擊凍融損傷度D:
[0021] D=I-TS1AS0 (2)
[0022] 式⑵中，D為沖擊凍融損傷度，TS1為試驗(yàn)組中4只試件的平均劈裂強(qiáng)度，TS。為 對(duì)照組中4只試件的平均劈裂強(qiáng)度。
[0023] 本發(fā)明在步驟1)中所述的薄層瀝青混合料罩面圓柱體試件包括所有薄層瀝青混 合料罩面類型。
[0024] 本發(fā)明的薄層瀝青混合料罩面耐久性的評(píng)價(jià)方法將薄層瀝青混合料罩面材料并 分為對(duì)照組和試驗(yàn)組，對(duì)照組中的試件直接進(jìn)行劈裂實(shí)驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)組中的試件進(jìn)行循環(huán)沖 擊、水損壞和溫度變化的試驗(yàn)?zāi)M試件在真實(shí)路面上的正常損耗，然后對(duì)試驗(yàn)組試件進(jìn)行 劈裂實(shí)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)照組和試驗(yàn)組劈裂實(shí)驗(yàn)分別計(jì)算的劈裂強(qiáng)度得出的沖擊動(dòng)容損傷度的大 小來(lái)評(píng)價(jià)薄層瀝青混合料罩面材料的耐久性，沖擊凍融損傷度越小表明該薄層瀝青混合料 罩面材料抵抗荷載沖擊和水溫耦合作用的能力越強(qiáng)、更能夠保證自身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的完整性； 反之亦然。本發(fā)明的評(píng)價(jià)方法設(shè)計(jì)合理、易于操作、數(shù)據(jù)結(jié)論真實(shí)可靠，可應(yīng)用于所有薄層 瀝青混合料罩面類型中進(jìn)行耐久性評(píng)價(jià)。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 現(xiàn)結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明不僅限 于下述的實(shí)施情形。
[0026] 實(shí)施例1
[0027] 本實(shí)施例以常用的薄層瀝青混合料罩面類型AC-10為例，評(píng)價(jià)該薄層瀝青混合料 罩面材料抵抗荷載沖擊和水溫耦合作用的能力。
[0028] 評(píng)價(jià)方法步驟如下：
[0029] 1)取樣試件并分組
[0030] 表1薄層罩面瀝青混合料AC-10的級(jí)配
[0032] 一按照表1所示的級(jí)配和5. 5%的油石比拌合瀝青混合料，拌合后的瀝青混合料放 入馬歇爾試驗(yàn)所用的圓柱體試模中，對(duì)圓柱體試模雙面各擊實(shí)75次成型，常溫下存放24小 時(shí)脫模，取孔隙率相同、尺寸為巾101. 6_X60mm的圓柱體試件4只，將4只試件由中部切 割為等高度的2份，每份4只，每只試件的尺寸為巾101. 6_X30_，分別標(biāo)記為對(duì)照組和試 驗(yàn)組。
[0033] 2)對(duì)照組進(jìn)行劈裂試驗(yàn)
[0034] 測(cè)量對(duì)照組試件的初始厚度，將對(duì)照組試件置于25°C恒溫水浴箱保溫2小時(shí)，對(duì) 對(duì)照組中的4只試件做劈裂試驗(yàn)，由下式計(jì)算每只試件的劈裂強(qiáng)度TS:
[0035] TS= 0. 00628XP/h(1)
[0036] 式（1)中TS為劈裂強(qiáng)度，p為試件最大試驗(yàn)荷載，h為試件厚度。
[0037] 取對(duì)照組中4只試件劈裂強(qiáng)度TS的平均值TS。。
[0038] 表2對(duì)照組試件劈裂試驗(yàn)數(shù)據(jù)表
[0039]
[0040] 3)試驗(yàn)組進(jìn)行循環(huán)沖擊、水損壞、溫度變化試驗(yàn)
[0041] a)將試驗(yàn)組中的4只試件放入-KTC的低溫冰箱中冷凍24小時(shí)。
[0042] b)取出試件固定在鋼制底座上并放入保溫箱中，保溫箱內(nèi)保持-KTC的低溫，在 保溫箱中以配重l〇kg、沖擊面接觸尺寸為(6101. 6mm的重錘由試件上方0.5m高處自由下落 沖擊試件表面30次。
[0043] c)室溫，將試件放入中空容器中，加水浸沒(méi)試件后封閉容器抽真空，容器在 97. 3kpa真空度靜置20分鐘，恢復(fù)常壓狀態(tài)靜置30分鐘，將容器中飽水試件取出由塑料袋 包裹放入-18°C的低溫冰箱中冷凍16小時(shí)，取出放入水溫60°C的水浴箱中加熱保溫24小 時(shí)，取出放入常溫水槽中靜置2小時(shí)。
[0044] 4)試驗(yàn)組進(jìn)行劈裂試驗(yàn)
[0045] 對(duì)試驗(yàn)組中試件做劈裂試驗(yàn)，由（1)式計(jì)算每只試件的劈裂強(qiáng)度TS，取試驗(yàn)組中4 只試件劈裂強(qiáng)度TS的平均值為T(mén)S113
[0046] 表3試驗(yàn)組試件劈裂試驗(yàn)數(shù)據(jù)表
[0047]
[0048] 5)根據(jù)下式計(jì)算沖擊凍融損傷度D
[0049] D=I-TS1AS0 (2)
[0050] 式（2)中D為沖擊凍融損傷度，TS1為試驗(yàn)組中4只試件的平均劈裂強(qiáng)度，TS。為 對(duì)照組中4只試件的平均劈裂強(qiáng)度。
[0051 ] 表4沖擊凍融損傷度計(jì)算數(shù)據(jù)表
[0052]
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