沥青路面的性能检测方法及待测沥青混凝土结构制备方法与流程
本发明涉及公路工程技术领域，具体而言，涉及一种沥青路面的性能检测方法及待测沥青混凝土结构制备方法。
背景技术：
随着道路建设的突飞猛进，沥青混合料被广泛应用于路面铺设工程，然而，水盐侵蚀会导致沥青路面严重损伤，因此需要对水盐侵蚀下的沥青路面进行检测。
现有技术中，对于水盐侵蚀下的沥青路面的研究是在封闭系统或者开放系统中，通过室内试验来评价盐渍土地基或路基填料以及冬季冰雪消融引起的水盐侵蚀对道路结构的影响。
但是，现有的检测方法只涉及到路基结构内的水盐迁移，而由于路面覆盖效应的存在，积聚在路基顶面的水盐会以液态或气态的形式向半刚性基层和沥青面层内部迁移，从而对路面结构造成影响，因此现有的沥青路面的性能检测方法的准确性并不高。
技术实现要素：
本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种沥青路面的性能检测方法及待测沥青混凝土结构制备方法，以对水盐扩散下的沥青路面的性能进行检测，提高了现有的对沥青路面的性能检测的准确性。
为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种沥青路面的性能检测方法，包括：经待测沥青混凝土结构中至少一个孔洞向待测沥青混凝土结构注入检测液；该待测沥青混凝土结构包含：养生后的水泥稳定碎石层、粘结层以及养生后的沥青混凝土层；孔洞穿透水泥稳定碎石层；检测待测沥青混凝土结构的抗剪模量；基于该抗剪模量，确定待测沥青混凝土结构的弯拉应力。
可选地，该检测待测沥青混凝土结构的抗剪模量的步骤包括：采用压力机测得压力机对待测沥青混凝土结构施加的压力和该压力下水泥稳定碎石层和沥青混凝土层之间的相对位移；基于该压力和相对位移确定抗剪模量。
可选地，孔洞中插有空心圆管，相应地，检测液通过该空心圆管注入待测沥青混凝土结构。
可选地，在检测待测沥青混凝土结构的抗剪模量之前，该方法还包括：确定空心圆管中的检测液完全渗入待测沥青混凝土结构中。
可选地，检测液为浓度小于或等于14％的氯盐溶液。
可选地，通过数值模拟软件确定弯拉应力。
第二方面，本发明实施例还提供了一种待测沥青混凝土结构制备方法，该方法包括：在第一车辙板试模中装入水泥稳定碎石层；用柱体部件在水泥稳定碎石层中开出孔洞，柱体部件贯穿水泥稳定碎石层；对水泥稳定碎石层进行养生；将水泥稳定碎石层放入第二车辙板试模中；将粘结层均匀撒布在水泥稳定碎石层的上表面；将沥青混凝土均匀撒布在粘结层上表面，并对沥青混凝土进行养生；将第二车辙板试模翻转至沥青混凝土位于车辙板试模底部；拔出柱体部件，将空心圆管插入孔洞中。
可选地，在对水泥稳定碎石层进行养生时，该方法还包括：定期旋转柱体部件。
可选地，孔洞的数量为多个且均匀分布在水泥稳定碎石层上。
可选地，在对水泥稳定碎石层进行养生之前，该方法还包括：对水泥稳定碎石层进行收光处理和/或拉毛处理。
本发明的有益效果是：提供了一种沥青路面的性能检测方法，包括：经待测沥青混凝土结构中至少一个孔洞向待测沥青混凝土结构注入检测液；检测待测沥青混凝土结构的抗剪模量；基于该抗剪模量，确定待测沥青混凝土结构的弯拉应力。由于可以检测注入检测液的待测沥青混凝土结构的抗剪模量，基于该抗剪模量确定待测沥青混凝土结构的弯拉应力，从而分析水盐扩散和迁移对沥青路面性能的影响，进而分析水盐扩散和迁移对沥青路面的损害程度，基于此分析可以为沥青路面的设计与施工提供合理的建议。另外，由于该沥青路面的性能检测方法是通过模拟实际沥青路面的水盐扩散过程，因此检测的准确度很高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的一种沥青路面的性能检测方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种待测沥青混凝土结构的示意图；
图3为本发明实施例提供的另一种待测沥青混凝土结构的示意图；
图4为本发明实施例提供的另一种沥青路面的性能检测方法的流程图；
图5为本发明实施例提供的一种检测待测沥青混凝土结构的抗剪模量的方法示意图；
图6为本发明实施例提供的一种待测沥青混凝土结构制备方法的流程图。
图标：100-水泥稳定碎石层；200-粘结层；300-沥青混凝土层；400-上夹具；500-下夹具。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
请参照图1，为本发明实施例提供的一种沥青路面的性能检测方法的流程图。
步骤101，经待测沥青混凝土结构中至少一个孔洞向待测沥青混凝土结构注入检测液；如图2所示，该待测沥青混凝土结构包含：养生后的水泥稳定碎石层100、粘结层200以及养生后的沥青混凝土层300；孔洞穿透水泥稳定碎石层100。
由于路面覆盖效应的影响，积聚在沥青路面的路基表面的水盐会以液态或气态的形式向沥青混凝土层300扩散和迁移，这种扩散和迁移会对沥青路面的性能产生影响，损伤沥青路面结构，因此，可以经待测沥青混凝土结构中至少一个孔洞向待测沥青混凝土结构注入检测液，以对沥青路面的性能进行检测，进而分析水盐向沥青混凝土层300扩散和迁移对沥青路面性能的影响。
其中，待测沥青混凝土结构为一种沥青路面的替代结构，该待测沥青混凝土结构包含：养生后的水泥稳定碎石层100、粘结层200以及养生后的沥青混凝土层300。
水泥稳定碎石层100为采用水泥固结级配碎石为原料配制而成的结构层，在实际应用中，水泥稳定碎石层100相当于实际沥青路面中的路基。其中，路基是按照路线位置和一定技术要求修筑的作为路面基础的带状构造物，是沥青路面构造的重要组成部分。
粘结层200为沥青路面中介于路基和沥青混凝土层300之间的结构层。粘结层200以乳化沥青、液体石油沥青或稀释沥青为原料，可以有效避免由于汽车轮胎在行驶过程中的摩擦导致的沥青路面层间结构分离现象。
沥青混凝土层300为以矿石、矿粉及沥青等原料按照一定比例拌合而成的铺于沥青路面表面层的结构层。
检测液为根据需要配制的含盐溶液，在实际应用中，可以根据需求检测某个地区沥青路面的含盐浓度，然后确定检测液的含盐浓度，再对注入该检测液的待测沥青混凝土结构的性能进行检测，从而对水盐扩散下的沥青路面的破坏进行分析。当然，在实际应用中，还可以通过其他方式确定检测液的含盐浓度。
另外，在实际应用中，可以用注射器向孔洞中注射检测液。
路面覆盖效应是指路面覆盖在路基上，由于周围环境的变化会对路基的湿度产生影响，从而引起路基各种工作性能的变化。
需要说明的是，本发明实施例中的待测沥青混凝土结构如图2所示，自上而下分别为：水泥稳定碎石层100、粘结层200和沥青混凝土层300，孔洞穿透水泥稳定碎石层100，向水泥稳定碎石层100的孔洞注入检测液，该待测沥青混凝土结构可以分析实际沥青路面中的路基表面的水盐自下而上向沥青混凝土层300扩散和迁移的过程对沥青路面性能的影响。当然，在实际应用中，水盐也有自上而下扩散迁移的过程，比如在冬季为了促进冰雪消融人工会在路面撒融雪剂，这种人为因素的影响会引起水盐由沥青混凝土层300向路基结构层的扩散，若要分析此种水盐自上而下扩散迁移的过程，待测沥青混凝土结构可以如图3所示，自上而下分别为：沥青混凝土层300、粘结层200和水泥稳定碎石层100，相应地，孔洞穿透沥青混凝土层300。
还需要说明的是，本发明实施例中的水泥稳定碎石层100和沥青混凝土层300为养生过后的的水泥稳定碎石层100和沥青混凝土层300。
其中，养生是一种为了提升水泥稳定碎石层100或沥青混凝土层300强度的一种建筑工艺流程。养生期用塑料薄膜覆盖水泥稳定碎石层100或沥青混凝土层300并定期进行洒水操作，洒水的次数以保持结构层表面湿润为度，养生一般进行7天，当然，在实际应用中，也可采用其他方式进行养生。
步骤102，检测待测沥青混凝土结构的抗剪模量。
由于待测沥青混凝土结构的抗剪模量会对沥青路面的各种性能产生影响，因此，为了分析水盐扩散和迁移对沥青路面性能产生的影响，可以检测待测沥青混凝土结构的抗剪模量。
其中，抗剪模量为待测沥青混凝土结构的层间摩擦系数，抗剪模量的不同会影响路面的各项指标，抗剪模量可以通过对待测沥青混凝土结构进行剪切实验得到。当然，在实际应用中，还可以通过其他方式得到待测沥青混凝土结构的抗剪模量。
需要说明的是，由于待测沥青混凝土结构中水泥稳定碎石层100贯穿有孔洞，通过向孔洞中注入检测液可以模拟积聚在沥青路面的路基表面的水盐向沥青混凝土层300扩散和迁移的过程，因此，基于该待测沥青混凝土结构获取的抗剪模量的准确度相比现有模拟软件得到的数值的准确率高出很多。
步骤103，基于抗剪模量，确定待测沥青混凝土结构的弯拉应力。
由于抗剪模量并不能直观的表示水盐扩散对实际沥青路面的破坏程度，而沥青路面的层底弯拉应力可以直观的表示沥青路面受损伤的严重程度，因此，可以基于该抗剪模量，确定待测沥青混凝土结构的弯拉应力。
其中，弯拉应力为在竖向荷载作用下，结构层底由于弯曲变形产生的拉应力，弯拉应力越大，说明道路结构受损伤越严重。在发明本实施例中，弯拉应力为待测沥青混凝土结构层底由于弯曲变形产生的拉应力，弯拉应力越大，说明待测沥青混凝土结构受水盐扩散的侵蚀越严重。在实际应用中，可以通过建立不同的方程获取弯拉应力的计算公式计算得到弯拉应力的值。
当然，在实际应用中，也可以基于抗剪模量，确定待测沥青混凝土结构的其他力学参数，同时考虑其他力学参数和弯拉应力，对沥青路面的性能进行分析。
在本发明实施例中，提供了一种沥青路面的性能检测方法，包括：经待测沥青混凝土结构中至少一个孔洞向待测沥青混凝土结构注入检测液；检测待测沥青混凝土结构的抗剪模量；基于该抗剪模量，确定待测沥青混凝土结构的弯拉应力。由于可以检测注入检测液的待测沥青混凝土结构的抗剪模量，基于该抗剪模量确定待测沥青混凝土结构的弯拉应力，从而分析水盐扩散和迁移对沥青路面性能的影响，进而分析水盐扩散和迁移对沥青路面的损害程度，基于此分析可以为沥青路面的设计与施工提供合理的建议。另外，由于该沥青路面的性能检测方法是通过模拟实际沥青路面的水盐扩散过程，因此检测的准确度很高。
请参照图4，为本发明实施例提供的另一种沥青路面的性能检测方法的流程图，图4是在图1的基础上，针对步骤101，经待测沥青混凝土结构中至少一个孔洞向待测沥青混凝土结构注入检测液，孔洞中插有空心圆管时；同时，针对步骤102，检测待测沥青混凝土结构的抗剪模量，采用压力机对待测沥青混凝土结构做剪切实验获取抗剪模量时给出的一种可能的实现方式。
步骤401，经待测沥青混凝土结构中至少一个孔洞向待测沥青混凝土结构注入检测液；该待测沥青混凝土结构包含：养生后的水泥稳定碎石层100、粘结层200以及养生后的沥青混凝土层300；孔洞穿透水泥稳定碎石层100。
其中，经待测沥青混凝土结构中至少一个孔洞向待测沥青混凝土结构注入检测液的方式，可以参见前述中的相关描述，此处不再一一赘述。
可选地，孔洞中插有空心圆管，相应地，检测液通过该空心圆管注入待测沥青混凝土结构。
为了确定每次向孔洞中注入检测液的注入量，从而更加准确的对水盐扩散和迁移下的沥青路面的性能进行检测，进而分析水盐扩散和迁移对沥青路面的损害程度，可以在孔洞中插有空心圆管，相应地，检测液通过该空心圆管注入待测沥青混凝土结构。
需要说明的是，空心圆管的长度应大于或等于孔洞的高度。
优选的，空心圆管上可以标有刻度，可以更为准确的确定向孔洞中注入检测液的量。
可选地，检测液为浓度小于或等于14％的氯盐溶液。
由于氯盐浓度高于14％时，融雪剂会对沥青路面造成腐蚀，因此基于融雪剂浓度对沥青及混合料性能的影响和国家除雪除冰的行业标准，建议氯盐融雪剂的浓度不超过14％，所以向孔洞中注入的检测液可以为小于或等于14％的氯盐溶液。
当然，在实际应用中，检测液也可以为其他种类的盐溶液，比如，检测液可以为土壤里含量较高的硫酸盐溶液。
步骤402，确定空心圆管中的检测液完全渗入待测沥青混凝土结构中。
为了提高对待测沥青混凝土结构中注入检测液后水盐扩散下性能检测的准确性，在检测待测沥青混凝土结构的抗剪模量之前，需要观测空心圆管中的检测液是否完全渗入待测沥青混凝土结构中，在确定检测液完全渗入待测沥青混凝土结构后，再进行抗剪模量的检测。
步骤403，采用压力机测得压力机对待测沥青混凝土结构施加的压力和该压力下水泥稳定碎石层100和沥青混凝土层300之间的相对位移；基于该压力和相对位移确定抗剪模量。
由于抗剪模量与待测沥青混凝土结构层间的粘结力和摩擦阻力有关，因此可以采用压力机对待测沥青混凝土结构做剪切试验，测得压力机对待测沥青混凝土结构施加的压力和该压力下水泥稳定碎石层100和沥青混凝土层300之间的相对位移，基于该压力和相对位移确定抗剪模量。
其中，压力机为一种可对工件施加压力的机器。本发明实施例中，可以选用微机控制电液伺服万能试验机，在微机控制电液伺服万能试验机中可以准确的读取压力机对待测沥青混凝土结构施加的压力和该压力下水泥稳定碎石层100和沥青混凝土层300之间的相对位移。
如图5所示，基于压力和相对位移确定抗剪模量的具体方式可以为：将待测沥青混凝土结构置于压力机的上夹具400与下夹具500之间，且水泥稳定碎石层100的上表面与上夹具400接触，沥青混凝土层300与下夹具500接触，水泥稳定碎石层100的上表面与压力机竖直方向之间的夹角为45°；设压力机对待测沥青混凝土结构施加的压力为f，f可以分解为垂直于接触面的力fv和平行于接触面的力fh，则fv可用公式
需要说明的是，在实际应用中，也可以采用其他方式基于压力和相对位移确定抗剪模量，比如水泥稳定碎石层100的上表面与压力机竖直方向之间的夹角为30°或60°时也可以经过简单推导得到抗剪模量的表达式。
步骤404，基于抗剪模量，确定待测沥青混凝土结构的弯拉应力。
其中，基于抗剪模量，确定待测沥青混凝土结构的弯拉应力的方式，可以参见前述中的相关描述，此处不再一一赘述。
可选地，通过数值模拟软件确定弯拉应力。
由于前述获取得到的抗剪模量可以直接输入数值模拟软件，通过在数值模拟软件中进行不同工况的设置构建不同的沥青路面，因此可以通过数值模拟软件确定弯拉应力，该弯拉应力即为沥青路面的性能检测方法的指标。
数值模拟软件为一种工程模拟软件，可以分析复杂的力学系统，在本发明实施例中，可以在abaqus(一种数值模拟软件)或ansys(一种数值模拟软件)中输入抗剪模量获取待测待测沥青混凝土结构的弯拉应力。
另外，在数值模拟软件中可以获取不同工况下的弯拉应力，可将弯拉应力与获取的相应抗剪模量进行分析，得出关于弯拉应力与抗剪模量的表达式，然后将抗剪模量进行定量表征，抗剪模量也将可以作为沥青路面性能检测的指标，这对于沥青路面的设计与施工有重要意义。
在本发明实施例中，提供了一种沥青路面的性能检测方法，包括：经待测沥青混凝土结构中至少一个孔洞向待测沥青混凝土结构注入检测液；采用压力机测得压力机对待测沥青混凝土结构施加的压力和该压力下水泥稳定碎石层100和沥青混凝土层300之间的相对位移；基于该压力和相对位移确定抗剪模量；基于该抗剪模量，确定待测沥青混凝土结构的弯拉应力。由于可以检测注入检测液的待测沥青混凝土结构的抗剪模量，基于该抗剪模量确定待测沥青混凝土结构的弯拉应力，从而分析水盐扩散和迁移对沥青路面性能的影响，进而分析水盐扩散和迁移对沥青路面的损害程度，基于此分析可以为沥青路面的设计与施工提供合理的建议。另外，由于抗剪模量模拟实际沥青路面的水盐扩散过程获取的，则该抗剪模量与实际值误差很小，因此基于该抗剪模量对待测检测沥青混凝土结构性能的检测准确度很高。
请参照图6，为本发明实施例提供的一种待测沥青混凝土结构制备方法的流程图。
步骤601，在第一车辙板试模中装入水泥稳定碎石层100。
为了制作出一定规格的待测沥青混凝土结构成型试件，可以在车辙板试模中装入水泥稳定碎石层100。
其中，车辙板试模是一种制作沥青混凝土结构的模具。
在本发明实施例中，第一车辙板试模可以采用300mm×300mm×50mm(长×宽×高)规格的车辙板试模。
另外，在制作水泥稳定碎石层100时根据最大干密度、最佳含水量以及需要制备的待测沥青混凝土结构的体积计算所需原料的量值，称取该量值的原料均匀拌合后快速装入第一车辙板试模中，装入的过程需要保持拌合料的均匀性，边装料边捣实。其中，干密度为水泥稳定碎石层100的孔隙中完全不含水时的密度，在含水率较低时，干密度随着含水率的增加而增大，而当含水率达到某一值时，干密度达到最大值，然后干密度会随着含水率的增加而减小，干密度的这一最大值即为最大干密度，与该最大干密度相对应的含水率为最佳含水量。
步骤602，用柱体部件在水泥稳定碎石层100中开出孔洞，柱体部件贯穿水泥稳定碎石层100。
由于水泥稳定碎石层100相当于实际沥青路面的路基，用柱体部件在水泥稳定碎石层100中开出孔洞，可以经该孔洞注入检测液，分析检测液的扩散和迁移对待测沥青混凝土结构的影响。
其中，柱体部件为一端尖锐的细棍形物件，可以为铁钉等尖头状的硬金属；或其他具备一定硬度的材料构成的细棍形物件。
需要说明的是，用柱体部件在水泥稳定碎石层100上开孔时，柱体部件需要穿透水泥稳定碎石层100，则柱体部件的长度需要大于或等于水泥稳定碎石层100的高度。
可选地，孔洞的数量为多个且均匀分布在水泥稳定碎石层100上。
为了提高对沥青路面性能检测的准确性，可以在待测沥青混凝土结构中均匀注入检测液，因此可以在水泥稳定碎石层100上均匀开出多个孔洞。
优选的，选用300mm×300mm×50mm规格的第一车辙板试模制作水泥稳定碎石层100时，孔洞的间距可以为50mm。
步骤603，对水泥稳定碎石层100进行养生。
为了提高水泥稳定碎石层100的强度，需要对水泥稳定碎石层100进行养生。
需要说明的是，对水泥稳定碎石层100进行养生之前，需要将水泥稳定碎石层100从第一车辙板试模中拿出。
可选地，在对水泥稳定碎石层100进行养生时，该方法还包括：定期旋转柱体部件。
为了避免柱体部件在后期难以拔出，需要在养生时定期旋转柱体部件。
可选地，在对水泥稳定碎石层100进行养生之前，该方法还包括：对水泥稳定碎石层100进行收光处理和/或拉毛处理。
为了防止水泥稳定碎石层100产生裂缝可以对水泥稳定碎石层100进行收光处理；另外，还可以对水泥稳定碎石层100进行拉毛处理以提高水泥稳定碎石层100的抗滑能力。
其中，收光处理为在材料凝固之前对材料表面用抹子反复搓压的一道工序，拉毛处理为一种在结构层表面拉毛刻槽的工艺流程，可以提高结构层表面的粗糙度。
步骤604，将水泥稳定碎石层100放入第二车辙板试模中。
将水泥稳定碎石层100放入第二车辙板试模中，可以便于将水泥稳定碎石层100与其他结构层粘结在一起制作完整的待测沥青混凝土结构成型试件。
其中，第二车辙板试模可以为300mm×300mm×100mm规格的车辙板试模。
步骤605，将粘结层200均匀撒布在水泥稳定碎石层100的上表面。
为了避免水泥稳定碎石层100与沥青混凝土层300间的结构分离，可以在水泥稳定碎石层100的上表面均匀撒布粘结层200。
步骤606，将沥青混凝土均匀撒布在粘结层200上表面，并对沥青混凝土进行养生。
将沥青混凝土均匀撒布在粘结层200上表面，可以通过粘结层200将沥青混凝土与水泥稳定碎石层100粘结起来。
需要说明的是，将沥青混凝土均匀撒布在粘结层200上表面后第二车辙板试模中自上而下的结构层为：沥青混凝土、粘结层200和水泥稳定碎石层100。
步骤607，将第二车辙板试模翻转至沥青混凝土位于车辙板试模底部。
由于孔洞是开在水泥稳定碎石层100上，而孔洞中需要注入检测液，因此需要将第二车辙板试模翻转至沥青混凝土位于车辙板试模底部。
步骤608，拔出柱体部件，将空心圆管插入孔洞中。
由于孔洞是检测液的注入口，因此需要，需要拔出柱体部件，在孔洞中插入空心圆管。
需要说明的是，本发明实施例提供的待测沥青混凝土结构制备方法得到的待测沥青混凝土结构如图2所示，自上而下分别为水泥稳定碎石层100、粘结层200和沥青混凝土层300，孔洞穿透水泥稳定碎石层100，向水泥稳定碎石层100的孔洞注入检测液，该待测沥青混凝土结构可以分析实际沥青路面中的路基表面的水盐自下而上向沥青混凝土层300扩散和迁移的过程对沥青路面性能的影响。当然，在实际应用中，若要分析水盐自上而下扩散迁移的过程，待测沥青混凝土结构可以如图3所示，自上而下分别为：沥青混凝土层300、粘结层200和水泥稳定碎石层100，相应地，待测沥青混凝土结构制备方法可以为：在第一车辙板试模中装入沥青混凝土，沥青混凝土铺于第一车辙板试模底部；用柱体部件在沥青混凝土所在层中开出孔洞，柱体部件贯穿沥青混凝土所在层；对沥青混凝土进行养生；将沥青混凝土放入第二车辙板试模中；将粘结层200均匀撒布在沥青混凝土的上表面；将水泥稳定碎石层100均匀撒布在粘结层200上表面，并对水泥稳定碎石层100进行养生；将第二车辙板试模翻转至水泥稳定碎石层100位于车辙板试模底部；拔出柱体部件，将空心圆管插入孔洞中。
在本发明实施例中，提供了一种待测沥青混凝土结构制备方法，基于该方法制备的待测沥青混凝土结构可以用做对沥青路面的性能进行检测，从而分析水盐扩散和迁移对沥青路面性能的影响，进而分析水盐扩散和迁移对沥青路面的损害程度，基于该分析可以为沥青路面的设计与施工提供合理的建议。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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