测试大空隙沥青混合料空隙堵塞程度的方法
【专利摘要】本发明公开了一种测试大空隙沥青混合料空隙堵塞程度的方法，其特征包含如下步骤：首先制备两份水样，一份清水，一份悬浊液；然后按照路面设计级配和油石比，在实验室内碾压成型大空隙沥青混合料试件，选择试件三个侧面和底面涂抹石蜡封住表面空隙，剩余一个侧面作为排水通道；把试件放置在排水系数测试仪中，设置测试坡度，先采用清水水样，测试试件排水系数P1，表征试件初始排水能力；然后换用新的试件并采用悬浊液水样，测试试件排水系数P2，表征试件终了排水能力；利用P1与P2计算出空隙堵塞程度系数n，用以评价大空隙沥青混合料空隙堵塞程度。本发明方法能够科学地评价雨水作用下细颗粒对大空隙沥青混合料空隙堵塞情况，为大空隙沥青混合料设计提供依据。
【专利说明】
测试大空隙沥青混合料空隙堵塞程度的方法
技术领域
[0001] 本发明属于沥青混凝土路面使用性能的检测与评价领域，具体涉及测试大空隙沥 青混合料空隙堵塞程度的方法。
【背景技术】
[0002] 大空隙沥青路面面层空隙率在20 %左右，能够在混合料内部形成排水通道将雨水 横向排出。其优点包括（1)能够将雨水渗入排水功能层，消除造成诸多行车不利作用的路表 水膜，显著提高雨天行车的安全性、舒适性；（2)路面具有多孔结构，可以大幅降低交通噪 音；（3)较大的空隙能够积蓄较多的热量，有利于减少路面对太阳光热量的吸收，避免形成 热岛效应。
[0003] 鉴于大空隙路面具有以上诸多优点，目前这种路面形式已经被许多国家应用。但 是由于大空隙路面本身采用大空隙结构，在使用过程中空隙容易受到灰尘、轮胎橡胶粉等 颗粒的堵塞，严重影响到大空隙路面的路用性能，使大空隙路面逐渐丧失排水和降噪的效 果，导致排水性面层的使用寿命受到限制。针对这个问题，国内有学者提出使用冲刷试验机 根据实际路面上的车轮荷载作用于路面的压强冲刷摊铺有阻塞粉尘的试件上表面，通过摊 铺的阻塞粉尘的总质量减去被水流带走的阻塞粉尘的质量和上表面残留的阻塞粉尘的质 量得到阻塞于试件内部的阻塞粉尘的质量。但该方法仅考虑了车轮荷载作用下引起的混合 料空隙堵塞，未考虑雨水冲刷时带入的粉尘造成的空隙堵塞，设计不够完善。另外有学者提 出一种排水性沥青混合料空隙衰减程度的评价方法，该方法中初始排水系数表征的是整块 板状试件的排水能力，终了排水系数表征的是切割后含有轮迹试样的排水能力，然而该方 法中空隙衰减是由于沥青混合料结构发生改变引起的，而一般灰尘堵塞不会导致大空隙沥 青混合料结构改变，所以该方法在测试大空隙沥青混合料空隙堵塞程度方面还是存在不 足。
[0004] 综上所述，目前关于测试大空隙沥青混合料空隙堵塞程度的方法仅考虑模拟车轮 压强摩擦试件，未考虑到由雨水冲刷导致的孔隙堵塞，因此会导致大空隙沥青混合料最佳 配合比的设计不够准确，应用到路面后将达不到预期效果。因而有必要设计出一种考虑到 雨水冲刷作用下导致空隙堵塞的测试方法，从而与现有方法结合完善大空隙沥青混合料最 佳配合比的设计。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于针对目前大空隙路面空隙易被灰尘堵塞的问题以及现有评价 方法的不足，设计出一种测试大空隙沥青混合料空隙堵塞程度的方法，用于大空隙沥青混 合料级配设计和路用性能评价过程中，起到减缓大空隙路面空隙堵塞的作用。
[0006] 本方法涉及到的排水系数测试仪由蓄水槽和底座组成，蓄水槽的底板设置若干通 孔，蓄水槽的侧面设置有泄水孔，所述底座设置有上底板和下底板，所述上底板和下底板一 端用铰接连接，另一端设置有高度调节装置，高度调节装置改变上底板的坡度。
[0007] 测试大空隙沥青混合料空隙堵塞程度的方法，包含以下步骤：
[0008] 步骤一:制备两种水样各9000g，一份为自来水水样，一份为悬浊液水样。
[0009] 步骤二:根据路面设计级配和油石比，在实验室内碾压成型四块大空隙沥青混合 料试件，并将每个试件三个侧面和一个底面涂抹石蜡，封住表面空隙，未涂抹石蜡的侧面作 为排水通道，一块试件用于清水水样，三块试件用于悬浊液水样。
[0010] 步骤三:将一块试件放入排水系数测试仪装置中，按照路面横坡情况，通过高度调 节装置设置测试坡度为1 % ;关闭蓄水槽阀门，在蓄水槽内注入清水水样3000g，打开蓄水槽 阀门同时启动计时器，记录时间t内试件排水通道排出的水量，t根据渗透速度自行调整。重 复测定三次，取三次排水量的平均值作为初始排水量记为他，以初始排水系数
表征 沥青混合料初始排水能力。
[0011] 步骤四：换用另一块试件放入装置中，按照路面横坡情况设置测试坡度。关闭蓄水 槽阀门，在蓄水槽内注入悬浊液3000g，打开蓄水槽阀门同时启动计时器，记录相同时间t内 试件排水通道排出的悬浊液体积。重复测定三次，取三次排水量的平均值作为终了排水量 记为N2,以终了排水系数
表征沥青混合料终了排水能力。
[0012] 步骤五：用空隙堵塞指数
表征大空隙沥青混合料空隙堵塞程度， n越大说明沥青混合料试件空隙堵塞程度越严重。
[0013] 进一步改进，所述步骤一中悬池液组成为每100g清水中加入0~0.075mm细粒50g， 0 ? 075~0 ? 15mm细粒100g，0 ? 15~0 ? 3mm细粒50g，其中细粒为壤土。
[0014] 本发明与现有技术相比，其有益效果有：
[0015] (1)设计两种水样作为对比，以空隙堵塞程度系数表征空隙堵塞程度，更形象、直 观的展现了沥青混合料雨水作用下空隙的堵塞情况；
[0016] (2)能够从沥青混合料的材料和配合比角度，研究影响混合料雨水作用下空隙的 堵塞情况，在道路铺装前设计合理的路面排水性能与抗堵塞性能；
[0017] (3)可以分析不同外界条件如水流速度、粉尘颗粒粒径等对大空隙沥青路面堵塞 的影响效果，为沥青混合料的材料和配合比提供合理参考。
【附图说明】
[0018] 图1为排水系数测试仪装置示意图。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图对本发明所述的测试大空隙沥青混合料空隙堵塞程度的方法做进 一步详细描述。
[0020] 图中包括高度调节装置1，蓄水槽2,试件放置槽3,大空隙沥青混合料试件4,排水 槽5，排水孔6，铰轴7，下底板8，上底板9等技术特征。
[0021]优选高度调节装置为螺丝。
[0022] (1)水样制备
[0023] 首先制备两种水样各9000g备用，一种为自来水，一种为悬浊液，其中悬浊液中每 档细粒组成比例如表1所示，细粒选用壤土。
[0024] 表1每100g水中各档细粒含量
[0026] (2)大空隙沥青混合料板式试件的成型
[0027]在实验室内碾压成型4块大空隙沥青混合料的试件，试件为板式试件，每块试件尺 寸为长300mmX宽300mmX厚50mm，采用的级配如表2所示，其目标空隙率为20%，该沥青混 合料用于公路上面层，横坡为1%。按照大空隙沥青混合料配合比设计方法，由析漏试验和 飞散试验最终确定大空隙沥青混合料的油石比为4.9%，在常温下存放24h后脱模。
[0028]表2大空隙沥青混合料的级配
[0030] 选择板状试件中尺寸三个300mm X 50mm的矩形面与一个300mm X 300mm的正方形 面，采用石蜡涂抹于四个表面，密封混合料表面空隙，未用蜡封的300mmX300mm矩形面作为 路表渗水面，300mm X 50mm的矩形面作为横向排水面。
[0031 ] (3)排水系数测试仪的设置
[0032] 将图1中蓄水槽放至装置的卡槽，将密封好的大空隙沥青混合料试件放入排水系 数测试仪的试件放置槽，根据道路横坡设计规范要求，旋转装置底座上底板蓄水槽一侧的 螺丝，调节上下底板高度差a = 4.72mm，装置宽度b = 472mm，坡度i = 1 %，上底板所需调节高 度a按式(1)计算。
[0033] a = bXi (1)
[0034] (4)测定初始排水系数Pi
[0035]拧紧水头控制孔处的螺丝钉，将3000g清水加入蓄水槽中，通过调节装置中蓄水槽 一侧的泄水孔高度调节水流强度，打开第三个泄水孔，其距离底版高度为19cm，对应的水流 速度为21.2ml/s ?m2,同时按下计时器，收集从排水孔排出的清水，30s后关闭第三个泄水 孔停止收集，用量筒读取收集水样体积并记录。重复测定三次分别为：1268ml、1274ml、 1257ml，取三次排水量的平均值得出初始排水量见=1266ml，采用式(2)计算出初始排水系 数 Pi = 42.21ml/s。
(2)
[0037] (5)测定终了排水系数P2
[0038]从排水系数测试仪装置中取出测定初始排水系数所用试件，清洗排水系数测试 仪。取用另一块未使用的密封好的试件放入试件放置槽中，将3000g悬浊液加入蓄水槽中， 打开第三个泄水孔同时启动计时器，收集从排水孔排出的悬浊液，30s后关闭第三个泄水孔 停止收集，记录收集的悬浊液体积。取出试件，清洗仪器除去仪器中残留的细粒后，再次取 用另一块未使用的密封好的试件放入试件放置槽中，重复上述步骤再次测量收集的悬浊液 体积。总共测量三次，分别为:726ml、781ml、749ml，取三次体积的平均值得出终了排水量N2 =752ml，以终了排水系数P2表征沥青混合料初始排水能力，采用式(3)计算出P2 = 25.07ml/ So
C3)
[0040] (6)计算空隙堵塞指数n
[0041] 根据测定的测定初始排水系数?:、终了排水系数P2,采用式(4)计算出空隙堵塞指 数n = 40.61%，由结果可知该沥青混合料空隙堵塞严重，应当调整级配以满足排水要求。
(4)
【主权项】
1. 测试大空隙渐青混合料空隙堵塞程度的方法，其特征在于:包含W下步骤： 步骤一:制备两种水样各9000g，一份为清水水样，一份为悬浊液水样； 步骤二：根据路面设计级配和油石比，在实验室内娠压成型四块大空隙渐青混合料试 件，并在每块试件的=个侧面和一个底面涂抹石蜡，封住表面空隙，未涂抹石蜡的侧面作为 排水通道； 步骤选取步骤二中成型的任一块试件放入排水系数测试仪装置中，按照实际路面 横坡设置测试坡度;关闭水箱阀口，在水箱内注入清水水样3000g，打开水箱阀口同时启动 计时器，记录时间t内试件排水通道排出的水的体积，t为30s~120s;重复测定=次，取=次体积的平均值作为初始排水量记为化，W初始排水系I I征渐青混合料初始排水能 力； 步骤四：换用另一块试件放入排水系数测试仪装置中，按照实际路面横坡设置测试坡 度，关闭水箱阀口，在水箱内注入悬浊液3000g，打开水箱阀口同时启动计时器，记录与步骤 =所述相同时间t内试件排水通道排出的悬浊液体积;重复测定=次，取=次体积的平均值 作为终了排水量记为化，W终了排水系数I征渐青混合料终了排水能力； 步骤五:用空隙堵塞指数表征大空隙渐青混合料空隙堵塞程度。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤一中悬浊液组成为每100g清水中加入 0~0.075mm细粒50g，0.075~0.15mm细粒100g，0.15~0.3mm细粒50g，其中细粒为壤±。
【文档编号】G01N15/08GK105910969SQ201610214078
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月7日
【发明人】殷小晶
【申请人】河海大学