CN111781055B - 一种排水沥青混合料的改进冻融劈裂试验方法 - Google Patents

一种排水沥青混合料的改进冻融劈裂试验方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种排水沥青混合料的改进冻融劈裂试验方法，包括如下步骤：(1)根据不同的排水沥青混合料类型，选定合适的级配和油石比，按规范制备马歇尔试件；(2)测量马歇尔试件的连通空隙率；(3)根据设计道路所在地的年降水量，计算排水沥青混合料层的常态饱水率；(4)根据连通空隙率、常态饱水率与马歇尔试件体积，准确计算改进冻融劈裂试验的用水量；(5)根据设计道路所在地的一月平均气温，选取冷冻温度；(6)将准确称量的水加入放有马歇尔试件的塑料袋，随后放入恒温冰箱进行后续试验。本发明考虑了排水沥青混合料孔隙大、连通空隙多的特性以及设计道路所在地的实际气候状况，使得改进冻融劈裂试验的结果更能反映排水沥青混合料的真实水稳定性，解决了现有规范中冻融劈裂试验方法仅适用于密级配沥青混合料的问题。

Description

一种排水沥青混合料的改进冻融劈裂试验方法
技术领域
本发明涉及道路工程技术领域，特别是涉及排水沥青混合料的水稳定性评价方法。
背景技术
排水沥青路面能够极大地提升道路行车安全性和舒适性，减少不必要的人员和财产损失，改善道路使用者在恶劣天气条件下的行车体验，对我国道路交通的发展意义非凡，具有显著的社会效益和经济效益。但由于其大孔隙和经常受雨水冲刷作用的特征，使得排水沥青混合料对水稳定性的要求比普通沥青混合料高。当前规范中的冻融劈裂试验仅适用于密级配沥青混合料，对于开级配的排水沥青混合料，真空饱水取出后水分流失，而后加入塑料袋的水量又过少，水无法在混合料孔隙中膨胀至足够体积，对沥青膜的挤压作用微乎其微，试验结果往往无法反映其在工程实际中真实的受水损害状况，导致尽管室内试验结果符合规范但实际工程中仍会出现不同程度的水损害。本发明提供了一种排水沥青混合料的改进冻融劈裂试验方法，相比于现有方法，本发明同时考虑混合料连通孔隙大小与道路所在地气候，更能反映排水沥青混合料的真实水稳定性，解决了现有规范中冻融劈裂试验方法仅适用于密级配沥青混合料的问题。
发明内容
为了解决上述存在的问题，本发明提供一种排水沥青混合料的改进冻融劈裂试验方法，解决了现有规范中冻融劈裂试验方法仅适用于密级配沥青混合料的问题，考虑了混合料连通孔隙大小与道路所在地气候，更能反映排水沥青混合料的真实水稳定性。为达此目的，本发明提供一种排水沥青混合料的改进冻融劈裂试验方法，包括如下步骤：
(1)根据不同的排水沥青混合料类型，选定合适的级配和油石比，按规范制备马歇尔试件；
(2)测量马歇尔试件的连通空隙率；
(3)根据设计道路所在地的年降水量，选取排水沥青混合料层的常态饱水率；
(4)根据连通空隙率、常态饱水率与马歇尔试件体积，准确计算改进冻融劈裂试验的用水量；
(5)根据设计道路所在地的一月平均气温，选取冷冻温度；
(6)将准确称量的水加入放有马歇尔试件的塑料袋，随后放入恒温冰箱进行后续试验。
进一步的，所述步骤(1)中，所述排水沥青混合料类型包括PAC-5、PAC-10、PAC-13、PAC-16、PAC-20。
进一步的，所述步骤(2)中，所述连通空隙率的计算方法为，其中VV’为连通空隙率(％)，V为马歇尔试件的体积(mm3)，A为马歇尔试件常温、干燥状态下的质量(g)，C为马歇尔试件在水中的质量(g)。
进一步的，所述步骤(3)中，所述常态饱水率Sw指路面结构在水的浸入下处于饱水状态的程度，用水占据总连通孔隙体积的百分比来表示。
进一步的，所述步骤(3)中，所述根据设计道路所在地的年降水量，选取排水沥青混合料层的常态饱水率Sw为年降水量＜800mm时，Sw取20％；800mm＜年降水量≤1200mm时，Sw取40％；1200mm＜年降水量≤1600mm时，Sw取60％；1600mm＜年降水量≤2000mm时，Sw取80％；年降水量＞2000mm时，Sw取100％。
进一步的，所述步骤(4)中，所述马歇尔试件体积的计算方法为，其中V为马歇尔试件的体积(mm3)，d为马歇尔试件的直径(mm)，h为马歇尔试件的平均高度(mm)。
进一步的，所述步骤(4)中，所述准确计算改进冻融劈裂试验的用水量，其中V水为加入放有马歇尔试件塑料袋的水的体积(mL)，V为马歇尔试件的体积(cm3)，VV’为连通空隙率(％)，Sw为常态饱水率(％)。
进一步的，所述步骤(5)中，所述根据设计道路所在地的一月平均气温，选取冷冻温度为当一月平均温度＞16℃时，冷冻温度取0℃±2℃；8℃＜一月平均温度≤16℃时，冷冻温度取-6℃±2℃；0℃＜一月平均温度≤8℃时，冷冻温度取-12℃±2℃；-8℃＜一月平均温度≤0℃时，冷冻温度取-18℃±2℃；-16℃＜一月平均温度≤-8℃时，冷冻温度取-24℃±2℃；-24℃＜一月平均温度≤-16℃时，冷冻温度取-30℃±2℃；一月平均温度≤-24℃时，冷冻温度取-36℃±2℃。
进一步的，所述步骤(6)中，所述准确称量的水为用适当精度的量筒量取步骤(4)中准确计算的用水量。
本发明有益效果如下：
本发明考虑了排水沥青混合料孔隙大、连通空隙多的特性以及设计道路所在地的实际气候状况，通过在冻融劈裂试验冷冻环节前加入与实际饱水量相近的水量，使得改进冻融劈裂试验的结果更能反映排水沥青混合料的真实水稳定性，解决了现有规范中冻融劈裂试验方法仅适用于密级配沥青混合料的问题。
附图说明
图1为本发明方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
本发明提供了一种排水沥青混合料的改进冻融劈裂试验方法，相比于现有方法，本发明同时考虑混合料连通孔隙大小与道路所在地气候，更能反映排水沥青混合料的真实水稳定性，解决了现有规范中冻融劈裂试验方法仅适用于密级配沥青混合料的问题。
排水沥青混合料的改进冻融劈裂试验方法，包括如下步骤：
(1)根据不同的排水沥青混合料类型，选定合适的级配和油石比，按规范制备马歇尔试件；
(2)测量马歇尔试件的连通空隙率；
(3)根据设计道路所在地的年降水量，选取排水沥青混合料层的常态饱水率；
(4)根据连通空隙率、常态饱水率与马歇尔试件体积，准确计算改进冻融劈裂试验的用水量；
(5)根据设计道路所在地的一月平均气温，选取冷冻温度；
(6)将准确称量的水加入放有马歇尔试件的塑料袋，随后放入恒温冰箱进行后续试验。
本发明所述步骤(1)中，所述排水沥青混合料类型包括PAC-5、PAC-10、PAC-13、PAC-16、PAC-20。
本发明所述步骤(2)中，所述连通空隙率的计算方法为，其中VV’为连通空隙率(％)，V为马歇尔试件的体积(mm3)，A为马歇尔试件常温、干燥状态下的质量(g)，C为马歇尔试件在水中的质量(g)。
本发明所述步骤(3)中，所述常态饱水率Sw指路面结构在水的浸入下处于饱水状态的程度，用水占据总连通孔隙体积的百分比来表示。
本发明所述步骤(3)中，所述根据设计道路所在地的年降水量，选取排水沥青混合料层的常态饱水率Sw为按照年降水量＜800mm时，Sw取20％；800mm＜年降水量≤1200mm时，Sw取40％；1200mm＜年降水量≤1600mm时，Sw取60％；1600mm＜年降水量≤2000mm时，Sw取80％；年降水量＞2000mm时，Sw取100％。
本发明所述步骤(4)中，所述马歇尔试件体积的计算方法为，其中V为马歇尔试件的体积(mm3)，d为马歇尔试件的直径(mm)，h为马歇尔试件的平均高度(mm)。
本发明所述步骤(4)中，所述准确计算改进冻融劈裂试验的用水量，其中V水为加入放有马歇尔试件塑料袋的水的体积(mL)，V为马歇尔试件的体积(cm3)，VV’为连通空隙率(％)，Sw为常态饱水率(％)。
本发明所述步骤(5)中，所述根据设计道路所在地的一月平均气温，选取冷冻温度为当一月平均温度＞16℃时，冷冻温度取0℃±2℃；8℃＜一月平均温度≤16℃时，冷冻温度取-6℃±2℃；0℃＜一月平均温度≤8℃时，冷冻温度取-12℃±2℃；-8℃＜一月平均温度≤0℃时，冷冻温度取-18℃±2℃；-16℃＜一月平均温度≤-8℃时，冷冻温度取-24℃±2℃；-24℃＜一月平均温度≤-16℃时，冷冻温度取-30℃±2℃；一月平均温度≤-24℃时，冷冻温度取-36℃±2℃。
本发明所述步骤(6)中，所述准确称量的水为用适当精度的量筒量取步骤(4)中准确计算的用水量。
具体实施例如下，如图1所示，一种排水沥青混合料的改进冻融劈裂试验方法，包括如下步骤：
(1)根据不同的排水沥青混合料类型，选定合适的级配和油石比，按规范制备马歇尔试件：本例选取PAC-13，按照目标配合比设计的流程，选定级配并确定最佳油石比后，制备马歇尔试件8个，4个作为改进冻融劈裂试验的标准组，4个作为改进冻融劈裂试验的对照组。
(2)测量马歇尔试件的连通空隙率：按照所述步骤(2)中方法测量并计算连通空隙率为15.1％。
(3)根据设计道路所在地的年降水量，选取排水沥青混合料层的常态饱水率：假定设计道路位于江西某地，经查询该地近5年的平均年降水量为1841mm，此时选取常态饱水率Sw为80％。
(4)根据连通空隙率、常态饱水率与马歇尔试件体积，准确计算改进冻融劈裂试验的用水量：经测量1号马歇尔试件的平均高度为63.8mm，则1号马歇尔试件体积，1号马歇尔试件相应的用水量。
(5)根据设计道路所在地的一月平均气温，选取冷冻温度：经查询江西该地近5年的一月平均气温介于0℃与8℃之间，此时选取冷冻温度为-12℃±2℃。
(6)将准确称量的水加入放有马歇尔试件的塑料袋，随后放入恒温冰箱进行后续试验：用量筒量取62.5mL的水，将进行过真空饱水的1号马歇尔试件装入1号塑料袋并将量取的62.5mL水一并倒入，扎紧袋口放入温度设置为-12℃的恒温冰箱，进行后续的冻融劈裂试验。对于对照组的4个马歇尔试件均采用上述方法进行试验。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。

Claims (4)

1.一种排水沥青混合料的改进冻融劈裂试验方法，包括如下步骤，其特征在于：
（1）根据不同的排水沥青混合料类型，包括PAC-5、PAC-10、PAC-13、PAC-16、PAC-20，选定合适的级配和油石比，按规范制备马歇尔试件；
（2）通过式
Figure QLYQS_1
测量马歇尔试件的连通空隙率，其中VV’为连通空隙率%，V为马歇尔试件的体积mm3，A为马歇尔试件常温、干燥状态下的质量g，C为马歇尔试件在水中的质量g；
（3）根据设计道路所在地的年降水量，选取排水沥青混合料层的常态饱水率；
（4）通过式
Figure QLYQS_2
计算马歇尔试件体积，其中V为马歇尔试件的体积mm3，d为马歇尔试件的直径mm，h为马歇尔试件的平均高度mm；并根据连通空隙率、常态饱水率，通过式/>
Figure QLYQS_3
准确计算改进冻融劈裂试验的用水量，其中V水为加入放有马歇尔试件塑料袋的水的体积mL，V为马歇尔试件的体积cm3，VV’为连通空隙率%，Sw为常态饱水率%；
（5）根据设计道路所在地的一月平均气温，选取冷冻温度；
（6）采用适当精度的量筒量取步骤（4）中计算的用水量，将准确称量的水加入放有马歇尔试件的塑料袋，随后放入恒温冰箱进行后续试验，所述准确称量的水为用适当精度的量筒量取步骤（4）中准确计算的用水量。
2.根据权利要求1所述的一种排水沥青混合料的改进冻融劈裂试验方法，其特征在于：所述步骤（3）中，所述常态饱水率Sw指路面结构在水的浸入下处于饱水状态的程度，用水占据总连通孔隙体积的百分比来表示。
3.根据权利要求1所述的一种排水沥青混合料的改进冻融劈裂试验方法，其特征在于：所述步骤（3）中，所述根据设计道路所在地的年降水量，选取排水沥青混合料层的常态饱水率Sw为年降水量＜800mm时，Sw取20%；800mm＜年降水量≤1200mm时，Sw取40%；1200mm＜年降水量≤1600mm时，Sw取60%；1600mm＜年降水量≤2000mm时，Sw取80%；年降水量＞2000mm时，Sw取100%。
4.根据权利要求1所述的一种排水沥青混合料的改进冻融劈裂试验方法，其特征在于：所述步骤（5）中，所述根据设计道路所在地的一月平均气温，选取冷冻温度为当一月平均温度＞16℃时，冷冻温度取0℃±2℃；8℃＜一月平均温度≤16℃时，冷冻温度取-6℃±2℃；0℃＜一月平均温度≤8℃时，冷冻温度取-12℃±2℃；-8℃＜一月平均温度≤0℃时，冷冻温度取-18℃±2℃；-16℃＜一月平均温度≤-8℃时，冷冻温度取-24℃±2℃；-24℃＜一月平均温度≤-16℃时，冷冻温度取-30℃±2℃；一月平均温度≤-24℃时，冷冻温度取-36℃±2℃。
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