沥青混合料水气稳定性试验评价方法

专利名称：沥青混合料水气稳定性试验评价方法
技术领域：
本发明属于道路工程材料设计与施工控制技术领域，涉及一种沥青混合料水稳定性试验 评价方法，以及施工现场的试验检测分析。
背景技术：
在道路工程材料设计与施工控制中，沥青混合料的水稳定性设计与评价是非常重要的、 也是必不可少的项目，用以评价路面抵御自然降雨等外界水冲刷的能力。目前，水稳定性评 价一般采用基于冻融循环的试验方法，例如美国的洛特曼试验(LottomanTest)， Tunnicliff& Root试验，ModifiedLottoman试验。我国借鉴了美国的方法特点，也采用冻融循环的方法提 出了冻融劈裂试验。
所谓冻融循环，其流程与特点如下
1. 首先，将沥青混凝土试件浸入水中，在自然渗透或者真空负压的作用下，使水侵入到 沥青混凝土的空隙中；
2. 然后，对试件进行冷冻，空隙中的水结冰后体积膨胀11%，对混凝土造成强度破坏；
3. 然后，再将试件放入60'C的水中一定时间，进行充分地融化，从而完成一次冻融循环。 冻融循环可以对沥青混凝土试件的强度造成一定破坏，使沥青混凝土的强度下降，上述
各种试验方法均以冻融前后的劈裂强度比值作为评价指标，强度下降少者为优。冻融循环的 目的在于模拟路面使用过程中水对沥青混凝土的冲刷，但其作用机理实际上是冻涨作用对沥 青混凝土强度的衰减与破坏，而不是水对沥青混合料冲刷的结果。而冻涨作用与实际道路条 件不符，由此造成了试验结果与实际路用效果的相关性较差。
实际情况下，行驶车辆的运动产生的动态效应与空气、水、温度等环境因素相耦合，对 路面产生了瞬时动水压力、空气压力。自然降水在两者的作用下，渗透入沥青混凝土深层内 部，造成对混凝土结构本身的反复冲刷。而多雨的夏季，路面温度相对较高，这又进一步促 进了水对沥青的乳化作用，从而加速了冲刷破坏与侵蚀。通过这样一个反复冲刷的机理过程， 沥青逐渐从石料表面剥落，使石料间丧失粘结而导致混凝土自身强度的逐渐丧失，最后导致 各种损坏现象。因此，用来评价沥青混合料水稳定性的试验方法，应该能够模拟行车与环境 耦合条件下的冲刷作用。
通过上述对比可以发现，冻融循环在实际路面水损坏机理模拟上存在很大的缺陷。在实 际生产上，造成了实际试验结果与路面实际使用效果之间存在很大的不一致性。
本发明所要解决的技术问题是提供一种可以模拟行车与环境动态效应的沥青混合料水气 稳定性试验评价方法，以克服现有的冻融循环评价方法存在的与实际路面条件不一致的缺陷， 将行车与环境耦合条件下产生的动水压力、空气动力与环境温度一并纳入试验，从而使试验
环境条件更加接近道路的实际情况，使试验结果与实际应用效果具有更好的相关性，试验方 法也更可靠有效。
本发明解决技术问题的技术方案如下
一种沥青混合料水气稳定性试验评价方法，其特征在于，包括如下步骤
(1) 首先成型成型沥青混合料圆柱体试件若干只；
(2) 将试件平均分为2组，每组不少于3只，并使其平均空隙率相同；
(3) 对第一组试件直接进行劈裂试验测量其劈裂强度，并求得其平均值TSo;
(4) 第二组试件首先在交替正负压力作用下进行冲刷循环50次，然后进行劈裂试验测 量其劈裂强度，并求得其平均值TS^
(5) 最后以两组平均劈裂强度的比值TSR作为评价指标，TSR-TSi/TSo。 冲刷循环的过程包括如下步骤
(a) 模拟夏季沥青路面的实际温度将试件放入密闭压力容器内，浸没在热水中；
(b) 模拟运动车辆轮胎后产生的空气局部真空及其与路面积水的动态负压力的叠加效
果施加负压，进行饱水l分钟，随后卸压至常压；
(C)模拟运动车辆轮胎前产生的空气局部压力及其与路面积水的动水压力的叠加效果 施加正压，持荷l分钟后卸载，完成一次冲刷循环。
由以上公开的技术方案可知，本发明具有如下优点
(1) 摒弃了以往与路面实际条件不相符合的冻融循环方式，采用了全新的交替压力变化 下的冲刷方式对沥青混合料进行水侵蚀考验，使试验原理更加合理、更符合实际路面条件， 试验结果更加可靠；
(2) 将路面上车辆行驶造成的动水压力纳入的试验条件，而动水压力被认为是路面水损 坏的主要原因之一，这是以往试验方法所不具备的；
(3) 将车辆行驶造成的轮胎前后的空气压力变化纳入了试验条件，而这个空气压力正是 水侵入路面内部的原动力，这也是以往试验方法不具备的；
(4) 将路面温度对水损坏的影响纳入了试验条件，而路面自身的温度同样对水损坏的发 展起着至关重要的影响，这同样是以往试验方法无法进行模拟的；(5) 本发明的试验参数可靠，包括水浴温度60°C、负压力-0.1士0.05MPa、正压力0.4MPa 都是根据实际路面温度测量、实际风洞模拟试验、有限元理论计算修正得到的，具有很好的 代表性；
(6) 本发明具有很好的可拓展性，试验参数可根据不同地区的气候特点、车辆类型、交 通流特性、沥青混合料的类型等等进行调节，更加灵活地的适应了路面技术和交通技术的发 展。


图1为冲刷循环的环境压力示意图。
具体实施例方式
下面结合附图进一步说明本发明。
本发明沥青混合料水气稳定性试验评价方法，包括如下步骤
(1) 首先成型成型沥青混合料圆柱体试件若干只，所述沥青混合料圆柱体试件的规格为
①101.6mmxl01.6mm或O101.6mmx63.5腿。
(2) 将试件平均分为2组，每组不少于3只，并使其平均空隙率相同；
(3) 对第一组试件直接进行劈裂试验测量其劈裂强度，并求得其平均值TSo;
(4) 第二组试件首先在交替正负压力作用下进行冲刷循环50次，然后进行劈裂试验测 量其劈裂强度，并求得其平均值TSn
(5) 最后以两组平均劈裂强度的比值TSR作为评价指标，TSI^TS"TSo。 冲刷循环的过程包括如下步骤
(a) 模拟夏季沥青路面的实际温度将试件放入密闭压力容器内，浸没在6(TC热水中；
(b) 模拟运动车辆轮胎后产生的空气局部真空及其与路面积水的动态负压力的叠加效 果施加-0.1土0.05MPa负压，进行饱水l分钟，随后卸压至常压；
(C)模拟运动车辆轮胎前产生的空气局部压力及其与路面积水的动水压力的叠加效果
施加0.4土0.1MPa正压，持荷1分钟后卸载，完成一次冲刷循环，如图1所示。
本发明从试验原理上克服了以往试验方法的不足，采用交替压力作用下冲刷循环的试验 原理，对浸没于一定温度水中的沥青混合料试件施加正负交替的压力循环，造成水对试件的 冲刷侵蚀和水损坏，使试件强度随循环次数的增加而逐渐下降；将行车与环境的耦合作用纳
入了试验条件和评价范围，可评价所有可用于道路工程的沥青混合料类型，在更加接近路面 实际条件的试验条件下，试验结果更加可靠稳定，反映了沥青混合料在实际道路条件下的水 稳定性，延伸和拓展了评价的范围。经实际工程试验验证，取得了显著地效果。
权利要求
1.一种沥青混合料水气稳定性试验评价方法，其特征在于，包括如下步骤(1)首先成型成型沥青混合料圆柱体试件若干只；(2)将试件平均分为2组，每组不少于3只，并使其平均空隙率相同；(3)对第一组试件直接进行劈裂试验测量其劈裂强度，并求得其平均值TS0；(4)第二组试件首先在交替正负压力作用下进行冲刷循环50次，然后进行劈裂试验测量其劈裂强度，并求得其平均值TS1；(5)最后以两组平均劈裂强度的比值TSR作为评价指标，TSR＝TS1/TS0。
2. 根据权利要求1所述的沥青混合料水气稳定性试验评价方法，其特征在于，所述沥青 混合料圆柱体试件的规格为O101.6mmxi01.6mm或①101.6mmx63.5mm。
3. 根据权利要求2所述的沥青混合料水气稳定性试验评价方法，其特征在于，所述的步 骤(4)中冲刷循环的过程包括如下步骤(a) 模拟夏季沥青路面的实际温度将试件放入密闭压力容器内，浸没在热水中；(b) 模拟运动车辆轮胎后产生的空气局部真空及其与路面积水的动态负压力的叠加效果施加负压，进行饱水l分钟，随后卸压至常压；(C)模拟运动车辆轮胎前产生的空气局部压力及其与路面积水的动水压力的叠加效果 施加正压，持荷l分钟后卸载，完成一次冲刷循环。
4. 根据权利要求3所述的沥青混合料水气稳定性试验评价方法，其特征在于，所述步骤(a) 中热水的温度为6(TC。
5. 根据权利要求3所述的沥青混合料水气稳定性试验评价方法，其特征在于，所述步骤(b) 中负压的压力范围为-0.1土0.05MPa。
6. 根据权利要求3所述的沥青混合料水气稳定性试验评价方法，其特征在于，所述步骤(c) 中正压的压力范围为0.4士0.1MPa 。
全文摘要
本发明公开了一种沥青混合料水稳定性试验评价方法，包括如下步骤(1)成型沥青混合料圆柱体试件若干只；(2)将试件平均分为2组，并使其平均空隙率相同；(3)对第一组试件直接进行劈裂试验测量其劈裂强度，求得其平均值TS₀；(4)第二组试件首先在交替正负压力作用下进行冲刷循环50次，然后进行劈裂试验测量其劈裂强度，求得其平均值TS₁；(5)以两组平均劈裂强度的比值TSR作为评价指标。本发明将行车与环境耦合条件下产生的动水压力、空气动力与环境温度一并纳入试验，从而使试验环境条件更加接近道路的实际情况，使试验结果与实际应用效果具有更好的相关性，试验方法也更可靠有效。
文档编号G01N33/42GK101344517SQ20081003652
公开日2009年1月14日 申请日期2008年4月23日 优先权日2008年4月23日
发明者张宏超, 毕玉峰, 王松根 申请人:张宏超