CN107014679A - 一种沥青混合料骨架强度的评价方法 - Google Patents
一种沥青混合料骨架强度的评价方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种沥青混合料骨架强度的评价方法,包括骨架贯入试验和骨架强度模型建立。骨架贯入试验包括试件制作、预压形成骨架和采用贯入压头进行骨架贯入试验。其中,对贯入压头直径进行设计计算,使试验结果准确、可靠。建立的骨架强度模型包括初始阶段、第二阶段和第三阶段,用于表征沥青混合料骨架强度。根据骨架强度的阶段模型得到模型参数,采用最大破坏压力和贯入能量,也即第二阶段终点所对应的贯入压力和达到第二阶段终点所做的功,作为评价指标评价沥青混合料的骨架强度。本发明只采用集料作为单一变量,通过改变集料的岩性、大小和级配,从而利于研究骨架强度的组成机理,适用于评价所有沥青混合料的骨架强度,指导沥青混合料的级配组成设计。
Description
技术领域
本发明涉及道路工程领域,特别是一种沥青混合料骨架强度的评价方法。
背景技术
车辙已经成为目前沥青路面的主要破坏形式,并严重影响车辆的行驶安全性。道路工作者一直致力于提高沥青混合料的高温性能,包括采用高性能改性沥青、掺加纤维、掺加抗车辙剂等。沥青混合料中的矿料占到90%以上,骨架承担着抵抗和传递外部荷载应力的作用,沥青混合料的高温性能更多的依赖矿料骨架的强度。
目前骨架强度的评价方法采用的是间接评价的评价方法,如采用马歇尔稳定度、车辙试验、汉堡车辙试验、动态蠕变试验等来评价沥青混合料的高温性能,通过高温性能可在一定程度上表征估计骨架强度。
然而,采用间接评价试验方法得到的试验结果是骨架强度、沥青性质、温度、沥青老化程度的一个综合体现,骨架强度的评价受以上因素的影响。即使控制所有变量,也不能得到理想的结果,因为试验过程中沥青均匀性、温度控制难度大,不能实现所有试验条件完全相同。因此,间接评价的试验方法不能作为单一变量试验研究沥青混合料的骨架强度。故有必要提出一种基于单变量的直接评价方法,并能够利用模型表征沥青混合料的骨架强度,从而研究骨架强度的组成机理,指导沥青混合料的级配组成设计。
专利号为201410314547.9的中国发明专利申请,其发明创造的名称为“基于沥青混合料试验仪的粗集料贯入试验装置及方法”,其提供了一种直接评价沥青混合料骨架强度的方法,该方法在一定程度上可以评价骨架强度,但缺乏严谨性。首先,不能统一采用9mm时的贯入荷载作为评价指标。不同级配组成的混合料骨架强度不同,对于骨架强度小的混合料,贯入深度达到9mm时可能骨架已经破坏,破坏后的贯入荷载不能用于评价骨架强度。对于骨架强度大的混合料,贯入深度达到9mm时骨架可能没有破坏,没有完全体现出骨架强度的大小。其次,简单地采用贯入深度9mm的贯入荷载作为评价指标,不能表征骨架强度的变化过程,缺乏对骨架强度的精确描述。最后,采用内径为255mm的盛样桶和直径为100mm的贯入头没有经过严格的计算,不一定能够消除盛样桶壁对骨架强度的影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足,而提供一种沥青混合料骨架强度的评价方法,该沥青混合料骨架强度的评价方法采用集料作为单一变量,并提出骨架强度模型精确描述骨架强度,通过改变集料的岩性、大小和级配,从而利于研究骨架强度的组成机理,适用于评价所有沥青混合料的骨架强度,指导沥青混合料的级配组成设计。另外,压头直径经过设计计算,使试验结果更加准确、可靠。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:
一种沥青混合料骨架强度的评价方法,包括如下步骤。
步骤1,骨架贯入试验试验:骨架贯入试验试验,包括如下步骤。
步骤11,制作试件:按照设计级配,将不同粒径的矿质集料混合后搅拌均匀,分成若干等份,依次装入试模中;每等份在装入试模中后,均需均匀捣实;所有等份均装入试模并捣实后则形成试件。
步骤12,预压成型:使用压力机的预压压头,将步骤11中装在试模内的试件,按照设定压力和设定时间进行预压,则使试件形成骨架。
步骤13,骨架贯入试验:骨架形成后,仍装在试模内,然后将预压压头更换为贯入压头,并使贯入压头置于骨架的表面中心;压力机按照设定的贯入速率对骨架施加压力,直至骨架破坏,压力机能自动记录贯入压力与贯入深度的变化曲线。
步骤2,建立骨架强度模型:骨架贯入试验按照步骤1实施骨架贯入试验,压力机自动记录的所有贯入压力与贯入深度的变化曲线;根据提出的骨架强度模型表征骨架强度,骨架强度模型包括两个阶段,分别为如下所示的初始阶段和第二阶段:
初始阶段:F=aL2+bL,L<Lps (1)
第二阶段:F=cL+d,Lps≤L<Lst (2)
式中:F表示贯入压力,L表示贯入深度,Lps表示第二阶段起始点所对应的贯入深度,Lst—第二阶段终点所对应的贯入深度,a、b、c和d均为模型待定参数。
步骤3,确定Lps:Lps的确定包括如下步骤。
步骤31,确定参数a和b;假设Lk为初始阶段的终点,取(0,Lk)间的若干个贯入深度数据L1、L2、L3......,并从步骤13得到的贯入压力与贯入深度的变化曲线中得出对应的贯入压力数据F1、F2、F3......,将若干个贯入深度数据及对应的贯入压力数据按照公式(1)进行拟合,计算得到参数a、b。
步骤32,计算Lk所对应的预测贯入压力;将步骤31确定的参数a、b代入公式(1),计算贯入深度Lk相对应的预测贯入压力F预测;
步骤33,计算误差De:比较预测贯入压力F预测和贯入深度Lk所对应的实测贯入压力F实测,误差De计算公式如下:
步骤34,确定Lps:若步骤33计算的误差De<3%,则Lps=Lk;否则,令Lk1=Lk-0.25,重复步骤31至步骤33,若此时误差De<3%,则Lps=Lk1;否则,令Lk2=Lk1-0.25;依次循环n次,直至De<3%,Lps=Lkn。
步骤4,确定Lst:Lst的确定包括如下步骤。
步骤41,确定参数c和d;假设Lh为第二阶段的终点,取[Lps,Lh)间的若干个贯入深度数据Lps、L1’、L2’、L3’......,并从步骤13得到的贯入压力与贯入深度的变化曲线中得出对应的贯入压力数据Fps、F1’、F2’、F3’......,将若干个贯入深度数据及对应的贯入压力数据按照公式(2)进行拟合,计算得到参数c和d。
步骤42,计算Lh所对应的预测贯入压力;将步骤41确定的参数c和d代入公式(2),计算贯入深度Lh相对应的预测贯入压力F预测’;
步骤43,计算误差Df:比较预测贯入压力F预测’和贯入深度Lh所对应的实测贯入压力F实测’,误差Df计算公式如下:
步骤44,确定Lst:若步骤43计算的误差Df<3%,则Lst=Lh;否则,令Lh1=Lh-0.25,重复步骤41至步骤43,若此时误差Df<3%,则Lst=Lh1;否则,令Lh2=Lh1-0.25;依次循环n次,直至Df<3%,Lst=Lhn。
步骤5,计算Fst:将步骤4所确定的Lst代入公式(2)中,计算得出贯入深度Lst所对应的贯入压力Fst,也即为第二阶段终点所对应的贯入压力,该Fst将用于评价沥青混合料的骨架强度。
步骤6,计算贯入能量Ep:计算贯入深度由Lps到Lst时,骨架所做的功,即贯入压力变化曲线与横坐标轴形成的面积,贯入能量Ep用于评价沥青混合料的骨架强度,Ep的计算公式如下:
其中,L表示贯入深度,c、d为公式(2)中的骨架模型参数。
所述步骤1,在进行骨架贯入试验时,假设试件直径为D,贯入压头直径为d1,则贯入压头直径d1需同时满足如下3个条件:1)以骨架中心轴线上任一点为圆心,则骨架在0~d1/2的水平辐射半径范围内的应力分布均匀,衰减不大于30%;2)以骨架中心轴线上任一点为圆心,则骨架在d1/2~D/2的环形辐射范围内的应力快速衰减,在D/2处的应力衰减将不小于80%;;此条件为了减小试模壁对骨架的约束和摩擦作用的影响。3)贯入压头直径d1至少为沥青混合料最大公称粒径的3倍,以消除集料的尺寸效应。
当沥青混合料最大公称粒径为13.2mm时,满足条件(1)~(3)的贯入压头直径d1为50mm。
所述步骤11中,制作试件时,将3000g±5g不含沥青的矿物质混合料,搅拌均匀后,分成3等份,依次装入试模中;并分三层捣实后形成试件。
所述步骤12中,制作骨架时,预压压头的直径为150mm,预压时的设定压力为5~8kN,预压时的设定时间为30s。
所述步骤13中,压力机按照设定的贯入速率对骨架施加压力,直至贯入深度达到27.5mm,压力机自动记录贯入压力与贯入深度的变化曲线。
本发明采用上述方法后,具有以下有益效果:
1、骨架贯入试验能直接评价骨架强度,消除了沥青、温度及沥青老化带来的影响。目前沥青混合料骨架强度的评价方法为间接方法,采用高温性能间接评价骨架强度的大小,采用的试件为含有沥青的沥青混合料试件。间接评价方法受到沥青、温度、沥青老化等因素的影响,不能实现只对单一的骨架强度评价。本发明提出的骨架贯入试验采用不含胶结料的沥青混合料试件,消除了沥青、温度、沥青老化等因素的影响,并可直接测得骨架强度的大小,并予以表征。
2、本发明提出的骨架贯入试验采用小于骨架直径的贯入压头,可减小试模壁对骨架的约束以及摩擦作用的影响,试验结果更加真实。本发明贯入压头直径的确定需要满足三个条件,使得骨架在试验过程中的围压由骨架本身提供,骨架边缘的应力足够小,这就消除了试模壁对骨架的约束以及摩擦作用的影响。若采用的贯入压头直径过大,骨架的围压由试模壁提供,试模壁为钢制试模,相当于可提供无限大的围压,导致试验结果大于真实值。同时,贯入压头直径过大,骨架边缘的集料将和试模壁产生明显的摩擦作用,该摩擦作用也使得试验结果偏大。采用经过计算得到的贯入压头直径,能提高试验结果的可靠性与真实性。
3、骨架贯入试验是一种基于单一变量评价方法。骨架贯入试验的变量只有集料。通过改变集料的岩性、大小和级配,可研究沥青混合料骨架强度的组成机理。准确得到对于不同的混合料类型,每一档集料的组成比例、岩性和大小对骨架强度的影响,从而指导混合沥青复合料的设计。
4、本发明首次提出了沥青混合料骨架强度的阶段模型。通过大量的试验发现,沥青混合料骨架强度的阶段模型能够很好的描述沥青混合料的骨架强度。采用模型参数中第二阶段的终点所对应的贯入压力作为骨架破坏时的最大贯入压力,以及骨架破坏所做的功作为评价指标,并以此作为评价指标,能够统一评价沥青混合料的骨架强度。
附图说明
图1显示了本发明骨架制作过程中,骨架贯入试验装置的部分结构示意图。
图2显示了本发明骨架贯入试验中,骨架与贯入压头的俯视位置图。
图3显示了实施例1中,压力机自动记录的贯入压力与贯入深度的变化曲线。
图4显示了实施例2中,压力机自动记录贯入压力与贯入深度的变化曲线。
图5显示了骨架强度模型的阶段区分示意图。
其中有:1.贯入压头;2.试件骨架;3.试模底座;4.试模壁。
具体实施方式
下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。
一种沥青混合料骨架强度的评价方法,包括如下步骤。
步骤1,骨架贯入试验:骨架贯入试验,包括如下步骤。
步骤11,制作试件:将3000g±5g不含沥青的不同粒径的矿质集料混合后搅拌均匀,搅拌均匀后,分成若干等份,优选分为三等份,依次装入试模中;每等份在装入试模中后,均需均匀捣实;所有等份均装入试模并捣实后则形成试件。
步骤12,预压成型:使用压力机的预压压头,将步骤11中装在试模内的试件,按照设定压力(优选为5~8kN,)和设定时间(优选为30s)进行预压,则使试件形成骨架。
本步骤中,压力机优选为万能压力机,预压压头的直径优选为150mm。
步骤13,骨架贯入试验:骨架形成后,仍装在试模内,然后将预压压头更换为贯入压头,并使贯入压头置于骨架的表面中心,如图1和图2所示。压力机按照设定的贯入速率对骨架施加压力,直至贯入深度达到27.5mm,此时骨架完全破坏,压力机能自动记录贯入压力与贯入深度的变化曲线。
本步骤中,假设骨架直径为D,贯入压头直径为d1,则贯入压头直径d1需同时满足如下3个条件。
1)以骨架中心轴线上任一点为圆心,则骨架在0~d1/2的水平辐射半径范围内(也即位于贯入压头正下方的骨架面积内)的应力分布均匀,衰减不大于30%。
2)以骨架中心轴线上任一点为圆心,则骨架在d1/2~D/2的环形辐射范围内(也即位于贯入压头与试模之间的环形区域内)的应力快速衰减,在D/2处的应力衰减将不小于80%。
3)贯入压头直径d1至少为沥青混合料最大公称粒径的3倍。
当沥青混合料最大公称粒径为13.2mm时,贯入压头直径d1优选取值为50mm。
本发明中,不含沥青的矿物质混合料,将以AC-13及PAC-13为例,按照上述步骤1进行贯入试验。其中,PAC-13作为本发明的实施例1,AC-13作为本发明的实施例2,以下类同。
实施例1
PAC-13为典型的最大公称粒径为13.2mm的骨架空隙型沥青混合料,其材料的优选组成比例为13.2mm-16mm:9.5mm-13.2mm:4.75mm-9.5mm:2.36mm-4.75mm:1.18mm-2.36mm:0.6mm-1.18mm:0.3mm-0.6mm:0.15mm-0.3mm:0.075mm-0.15mm:0-0.075mm=4.7:33.7:38.3:7:3.1:2.5:1.9:1.4:2:5.4。此时,按照上述步骤1进行贯入试验后,压力机自动记录得到的贯入压力与贯入深度的变化曲线如图3所示。
实施例2
AC-13为典型的最大公称粒径为13.2mm的悬浮密实型沥青混合料,其材料的优选组成比例为13.2mm-16mm:9.5mm-13.2mm:4.75mm-9.5mm:2.36mm-4.75mm:1.18mm-2.36mm:0.6mm-1.18mm:0.3mm-0.6mm:0.15mm-0.3mm:0.075mm-0.15mm:0-0.075mm=1.8:20.1:31.3:11.4:9:8.2:5:2.8:2.4:8。此时,按照上述步骤1进行贯入试验后,压力机自动记录得到的贯入压力与贯入深度的变化曲线如图4所示。
步骤2,确定骨架强度模型:按照步骤1实施骨架贯入试验,压力机自动记录贯入压力与贯入深度的变化曲线;根据骨架强度模型表征骨架强度的变化过程,骨架强度模型包括三个阶段,分别为如下所示的初始阶段、第二阶段和第三阶段:
初始阶段:F=aL2+bL,L<Lps (1)
第二阶段:F=cL+d,Lps≤L<Lst (2)
第三阶段:F=eL2+fL+g,L≥Lst (3)
式中:F表示贯入压力,L表示贯入深度,Lps表示第二阶段起始点所对应的贯入深度,Lst—第二阶段终点所对应的贯入深度,a、b、c、d、e、f和g均为模型待定参数。
上述三个阶段中的前两个阶段,也即初始阶段和第二阶段与本发明密切相关,第三阶段中骨架已经处于破坏状态。
步骤3,确定Lps:Lps的确定包括如下步骤。
步骤31,确定参数a和b;假设Lk为初始阶段的终点,取(0,Lk)间的若干个贯入深度数据L1、L2、L3......,并从步骤13得到的贯入压力与贯入深度的变化曲线中得出对应的贯入压力数据F1、F2、F3......,将若干个贯入深度数据及对应的贯入压力数据按照公式(1)进行拟合,计算得到参数a、b。
步骤32,计算Lk所对应的预测贯入压力;将步骤31确定的参数a、b代入公式(1),计算贯入深度Lk相对应的预测贯入压力F预测。
步骤33,计算误差De:比较预测贯入压力F预测和贯入深度Lk所对应的实测贯入压力F实测,误差De计算公式如下:
步骤34,确定Lps:若步骤33计算的误差De<3%,则Lps=Lk;否则,令Lk1=Lk-0.25,重复步骤31至步骤33,若此时误差De<3%,则Lps=Lk1;否则,令Lk2=Lk1-0.25;依次循环n次,直至De<3%,Lps=Lkn。
步骤4,确定Lst:Lst的确定包括如下步骤。
步骤41,确定参数c和d;假设Lh为第二阶段的终点,取[Lps,Lh)间的若干个贯入深度数据Lps、L1’、L2’、L3’......,并从步骤13得到的贯入压力与贯入深度的变化曲线中得出对应的贯入压力数据Fps、F1’、F2’、F3’......,将若干个贯入深度数据及对应的贯入压力数据按照公式(2)进行拟合,计算得到参数c和d。
步骤42,计算Lh所对应的预测贯入压力;将步骤41确定的参数c和d代入公式(2),计算贯入深度Lh相对应的预测贯入压力F预测’;
步骤43,计算误差Df:比较预测贯入压力F预测’和贯入深度Lh所对应的实测贯入压力F实测’,误差Df计算公式如下:
步骤44,确定Lst:若步骤43计算的误差Df<3%,则Lst=Lh;否则,令Lh1=Lh-0.25,重复步骤41至步骤43,若此时误差Df<3%,则Lst=Lh1;否则,令Lh2=Lh1-0.25;依次循环n次,直至Df<3%,Lst=Lhn。
步骤5,计算Fst:将步骤4所确定的Lst代入公式(2)中,计算得出贯入深度Lst所对应的贯入压力Fst,也即为第二阶段终点所对应的贯入压力,该Fst将用于评价沥青混合料的骨架强度。
步骤6,计算贯入能量Ep。计算贯入深度由Lps到Lst骨架所做的功,即贯入压力变化曲线与横坐标轴形成的面积,贯入能量Ep用于评价沥青混合料的骨架强度,Ep的计算公式如下:
其中,L表示贯入深度,c、d为公式(2)中的骨架模型参数。
步骤7,贯入深度大于Lst时,骨架已经破坏,属于第三阶段。将大于或等于Lst的数据按照公式(3)进行拟合,得到e,f,g。
下面以上述的实施例1为例,详细说明Lps、Lst、Fst、a、b、c、d、e、f和g的确定。实施例1中贯入压力随贯入深度的变化曲线以及贯入压力增长速率随贯入深度的变化曲线如图5所示。从图5可以看出,在初始阶段,贯入压力增长速率持续增长;第二阶段贯入压力呈线性增长,贯入压力增长速率呈锯齿状变化,且在一条中心线上下浮动;第三阶段贯入压力和贯入压力增长速率都迅速增大。
步骤3,确定Lps。
根据变化曲线图可预估临界点的大小,取稍大于临界点的值开始计算,假设Lk=4.0,由贯入深度(0,4.0mm)及相应的贯入压力按照公式(1)进行拟合,得到F=0.2186L2+1.0706L,R2=0.9952,得到a=0.2186,b=1.0706;将L=4.0mm代入上式计算得到F预测=6.525kN,贯入压力曲线记录得到的F实测=7.7kN,根据公式(4)计算得到De=16.5%>3%。
令Lk1=3.75mm,按照公式(1)进行拟合,得到F=0.2488L2+1.0011L,R2=0.9962,得到a=0.2488,b=1.0011;将L=3.75mm代入上式计算得到F预测=7.25kN,贯入压力曲线记录得到的F实测=6.74kN,根据公式(4)计算得到De=7.6%>3%。依次循环,Lk4=3.0mm,按照公式(1)进行拟合,得到F=0.3187L2+0.8571L,R2=0.9991,得到a=0.3187,b=0.8571;将L=3.0mm代入上式计算得到F预测=5.34kN,贯入压力曲线记录得到的F实测=5.44kN,根据公式(4)计算得到De=1.8%<3%。则Lps等于3.0mm。
步骤4,确定Lst。
假设Lh=24.5,取[3.0,24.5)间的数据及对应的贯入压力,根据公式(2)进行拟合,得到F=2.2337L-0.9662,R2=0.9964,得到c=2.2337,d=-0.9662;将L=24.5mm代入上式计算得到F预测=53.76kN,贯入压力曲线记录得到的F实测=56.89kN,根据公式(5)计算得到Df=5.5%>3%。
令Lh1=24.25,取[3.0,24.25)间的数据及对应的贯入压力,根据公式(2)进行拟合,得到F=2.2231L-0.8577,R2=0.9969,得到c=2.2231,d=-0.8577;将L=24.25mm代入上式计算得到F预测=53.05kN,贯入压力曲线记录得到的F实测=56.12kN,根据公式(5)计算得到Df=5.5%>3%。
依次循环,令Lh3=23.75,取[3.0,23.75)间的数据及对应的贯入压力,根据公式(2)进行拟合,得到F=2.2043L-0.6668,R2=0.9977,得到c=2.2043,d=-0.6668;将L=23.75mm代入上式计算得到F预测=51.66kN,贯入压力曲线记录得到的F实测=52.6kN,根据公式(5)计算得到Df=1.8%<3%。则Lst等于23.75mm。
步骤5,确定Fst:确定对应的Fst等于52.6kN。
步骤6,计算贯入能量Ep:根据公式(6)计算得到贯入能量Ep:
采用Fst和Ep表征PAC-13的骨架强度,得到PAC-13的骨架强度模型如表1所示。
表1
实施例2中,AC-13按照上述步骤3~7,所建立的骨架强度模型如下表2所示。
表2
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种等同变换,这些等同变换均属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种沥青混合料骨架强度的评价方法,其特征在于:包括如下步骤:
步骤1,骨架贯入试验:骨架贯入试验,包括如下步骤:
步骤11,制作试件:按照设计级配,将不同粒径的矿质集料混合后搅拌均匀,分成若干等份,依次装入试模中;每等份在装入试模中后,均需均匀捣实;所有等份均装入试模并捣实后则形成试件;
步骤12,预压成型:使用压力机的预压压头,将步骤11中装在试模内的试件,按照设定压力和设定时间进行预压,则使试件形成骨架;
步骤13,骨架贯入试验:骨架形成后,仍装在试模内,然后将预压压头更换为贯入压头,并使贯入压头置于骨架的表面中心;压力机按照设定的贯入速率对骨架施加压力,直至骨架破坏,压力机能自动记录贯入压力与贯入深度的变化曲线;
步骤2,建立骨架强度模型:骨架贯入试验按照步骤1实施骨架贯入试验,压力机自动记录贯入压力与贯入深度的变化曲线;根据提出的骨架强度模型表征骨架强度的变化过程,骨架强度模型包括两个阶段,分别为如下所示的初始阶段和第二阶段:
初始阶段:F=aL2+bL,L<Lps (1)
第二阶段:F=cL+d,Lps≤L<Lst (2)
式中:F表示贯入压力,L表示贯入深度,Lps表示第二阶段起始点所对应的贯入深度,Lst—第二阶段终点所对应的贯入深度,a、b、c和d均为模型待定参数;
步骤3,确定Lps:Lps的确定包括如下步骤:
步骤31,确定参数a和b;假设Lk为初始阶段的终点,取(0,Lk)间的若干个贯入深度数据L1、L2、L3......,并从步骤13得到的贯入压力与贯入深度的变化曲线中得出对应的贯入压力数据F1、F2、F3......,将若干个贯入深度数据及对应的贯入压力数据按照公式(1)进行拟合,计算得到参数a、b;
步骤32,计算Lk所对应的预测贯入压力;将步骤31确定的参数a、b代入公式(1),计算贯入深度Lk相对应的预测贯入压力F预测;
步骤33,计算误差De:比较预测贯入压力F预测和贯入深度Lk所对应的实测贯入压力F实测,误差De计算公式如下:
步骤34,确定Lps:若步骤33计算的误差De<3%,则Lps=Lk;否则,令Lk1=Lk-0.25,重复步骤31至步骤33,若此时误差De<3%,则Lps=Lk1;否则,令Lk2=Lk1-0.25;依次循环n次,直至De<3%,Lps=Lkn;
步骤4,确定Lst:Lst的确定包括如下步骤:
步骤41,确定参数c和d;假设Lh为第二阶段的终点,取[Lps,Lh)间的若干个贯入深度数据Lps、L1’、L2’、L3’......,并从步骤13得到的贯入压力与贯入深度的变化曲线中得出对应的贯入压力数据Fps、F1’、F2’、F3’......,将若干个贯入深度数据及对应的贯入压力数据按照公式(2)进行拟合,计算得到参数c和d;
步骤42,计算Lh所对应的预测贯入压力;将步骤41确定的参数c和d代入公式(2),计算贯入深度Lh相对应的预测贯入压力F预测’;
步骤43,计算误差Df:比较预测贯入压力F预测’和贯入深度Lh所对应的实测贯入压力F实测’,误差Df计算公式如下:
步骤44,确定Lst:若步骤43计算的误差Df<3%,则Lst=Lh;否则,令Lh1=Lh-0.25,重复步骤41至步骤43,若此时误差Df<3%,则Lst=Lh1;否则,令Lh2=Lh1-0.25;依次循环n次,直至Df<3%,Lst=Lhn;
步骤5,计算Fst:将步骤4所确定的Lst代入公式(2)中,计算得出贯入深度Lst所对应的贯入压力Fst,也即为第二阶段终点所对应的贯入压力,该Fst将用于评价沥青混合料的骨架强度;
步骤6,计算贯入能量Ep:计算贯入深度由Lps到Lst时,骨架所做的功,即贯入压力变化曲线与横坐标轴形成的面积,贯入能量Ep用于评价沥青混合料的骨架强度,Ep的计算公式如下:
其中,L表示贯入深度,c、d为公式(2)中的骨架模型参数。
2.根据权利要求1所述的沥青混合料骨架强度的评价方法,其特征在于:所述步骤1,在进行骨架贯入试验时,假设骨架直径为D,贯入压头直径为d1,则贯入压头直径d1需同时满足如下3个条件:1)以骨架中心轴线上任一点为圆心,则骨架在0~d1/2的水平辐射半径范围内的应力分布均匀,衰减不大于30%;2)以骨架中心轴线上任一点为圆心,则骨架在d1/2~D/2的环形辐射范围内的应力快速衰减,在D/2处的应力衰减将不小于80%;3)贯入压头直径d1至少为沥青混合料最大公称粒径的3倍。
3.根据权利要求2所述的沥青混合料骨架强度的评价方法,其特征在于:当沥青混合料最大公称粒径为13.2mm时,计算得到贯入压头直径d1为50mm。
4.根据权利要求1所述的沥青混合料骨架强度的评价方法,其特征在于:所述步骤11中,制作试件时,将3000g±5g不含沥青的不同粒径的矿质集料混合后,搅拌均匀,分成3等份,依次装入试模中;并分三层捣实后形成试件。
5.根据权利要求1所述的沥青混合料骨架强度的评价方法,其特征在于:所述步骤12中,制作骨架时,预压压头的直径为150mm,预压时的设定压力为5~8kN,预压时的设定时间为30s。
6.根据权利要求1所述的沥青混合料骨架强度的评价方法,其特征在于:所述步骤13中,压力机按照设定的贯入速率对骨架施加压力,直至贯入深度达到27.5mm,压力机自动记录贯入压力与贯入深度的变化曲线。
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