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专利名称：沥青混合料抗车辙及水损坏性能的平衡评价方法
技术领域：
本发明涉及一种浙青混合料抗车辙及水损坏性能的平衡评价方法，属道路铺面材料及其加工制备技术领域。
背景技术：
近年来，浙青路面以其良好的路用性能在我国高等级道路中得到了越来越广泛的应用。但由于超载、渠化交通及气候等因素的影响， 浙青路面的破坏问题也日益突出，其中，车辙及水损坏是造成浙青路面破坏的主要原因。由于抗车辙与抗水损坏对浙青混合料及路面结构组合的某些要求是互相矛盾互相制约的，因此必须考虑二者的平衡，不能顾此失彼。国内大量的工程实例和经验都表明，过分强调路面的抗水损坏性能，必将降低其抗车辙能力，反之亦然。目前，国内针对浙青混合料抗水损坏的方法主要通过浸水马歇尔试验和真空饱水马歇尔试验(T0709-2000)及冻融劈裂试验(T0729-2000)来评价浙青混合料的水稳定性，并以静态的水煮法(水浸法)(T0616-1993)作为评价浙青结合料与矿料之间粘附性的试验方法。然而，该规范中对于浙青与浙青混合料抗水损坏的评价方法，没有考虑车辆荷载，尤其是超载的作用。而对于浙青混合料抗车辙能力的评价方法主要通过车辙试验(T0719-1993)来评价浙青混合料的抗车辙高温稳定性，该方法没有考虑超载与浸水的影响。终上所述，国内尚缺乏对车辙及水损坏综合治理的系统方法。

发明内容
本发明的目的是提出一种浙青混合料抗车辙及水损坏性能的平衡评价方法，借助浸水车辙试验，通过变换试验荷载和试验温度，确定浙青混合料在浸水条件下车辙变形及动稳定度变化的规律；通过变荷载车辙试验，对普通浙青混合料和改性浙青混合料在标准试验温度和不同试验荷载条件下的试验结果进行分析，评价荷载对浙青混合料抗车辙能力的影响；通过变温度车辙试验，对普通浙青混合料和改性浙青混合料在标准试验荷载和不同试验温度条件下的试验结果进行分析，确定浙青混合料在不同温度下的动稳定度变化规律，提出了浙青混合料高温抗变形临界软化点的概念，综合评价浙青混合料抗车辙及水损坏性能。本发明的一种浙青混合料抗车辙及水损坏性能的评价方法，包括如下步骤I)浸水车辙试验的试件成型采用轮碾成型机模拟路面压实过程制作，碾压轮宽300mm，压实线荷载为300N/cm，试件为300 X 300 X 50mm的正方形板状试件；2)首先要在车辙仪中的试验槽中注入可饮用水，然后将试件放在注水的试验槽中，水要完全覆盖试件，为了保证水能全面的浸入试件中，试件需在室温下浸泡12 16h ；3)在试验温度下对试样保温4 6h ;4)在60°C的试验温度下，按《公路工程浙青及浙青混合料试样规程》(JTJ052-2000)步骤进行浸水车辙试验，轮载分别为O. 7MPa I. OMPa ；5)在标准轮载O. 7MPa条件下，按《公路工程浙青及浙青混合料试样规程》(JTJ052-2000)规定进行浸水车辙试验，试验温度分别为50°C 70°C ；6)绘制浙青混合料浸水动稳定与温度的关系曲线，确定曲线斜率突变点对应的温度为浙青混合料车辙水损害的临界软化点；7)根据试验测定浙青混合料浸水动稳定度、车辙变形值及临界软化点评价浙青混合料的抗车辙水损害性能。本发明采用的浸水车辙试验是评价浙青混合料抗车辙及抗水损坏能力的一种新型试验方法，它可以模拟浙青混合料的高温、浸水及超载的情况，得出浙青混合料在浸水条件下的动稳定度、车辙变形值、临界软化点等指标。大量的试验结果表明，温度、水及超载等因素都会使浙青混合料的动稳定度降低、车辙变形增加。因此，采用合理的浸水条件下的动稳定度指标能够有效地预防浙青混合料车辙变形和水损坏的产生。


图I是实施例I的AC-13C改性浙青混合料矿料级配曲线 图2是实施例I的AC-13C改性浙青混合料的动稳定度与荷载变化之间的关系图3是实施例I的AC-13C改性浙青混合料的动稳定度与温度变化之间的关系图4是实施例2的ATB-30浙青混合料矿料级配曲线图5是实施例2的ATB-30浙青混合料的动稳定度与荷载变化之间的关系图6是实施例2的ATB-30浙青混合料的动稳定度与温度变化之间的关系
具体实施例方式以下结合具体实例对本发明做进一步说明，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。实施例I本实施例的工程概况是郑石高速公路浙青路面(第二标段)上面层AC-13C型浙青混合料材料设计，工程采用高速公路标准，双向六车道，设计时速120公里/小时，路区内年平均气温14.3°C，年平均降水量735_。其交通量进行预测(见表I)，可以看出该路的交通量年平均增长率在7. 5%左右，未来将承担较大的交通量；根据分车型交通量预测结果，可以计算出未来年的车型比例(见表2)，货车比例占到70%左右，该路将会承担繁重的运输任务，考虑到当前货车超载的现状，在进行路面结构设计时有必要考虑超载的影响。表I交通量预测表
年度2008 年~~2010 件 2015 年~~2020 年~ 2028 年~
交通量(小客车辆 / 日) IOO55 12153 184652537735703表2车型比例表
车型大货车中货车小货车~ 大客车~ 小客车拖挂车^车型比例(％ ) ~14. 47~ 26. 27~~10. 37 ~12. 49 ~18. 90 ~17. 51浙青材料选用I-D型聚合物SBS改性浙青。粗集料采用玄武岩，细集料采用石灰岩。填料选择石灰石作为矿粉。根据郑石高速公路浙青路面车辙及水损坏综合防治措施中对原材料的要求，对以上材料分别进行了各项性能指标的检验，均符合《公路浙青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)要求。上面层AC-13C改性浙青混合料的矿料级配及最佳浙青用量见表3和图I。表3AC-13浙青混合料的设计级配
AC-13 油石比下列筛孔的通过率(％)
C (%) 16 ~ Ι2~~91 4.75 2.36 1.18 ~06~~03~ 0.15 0.075
4.0 68 38 24 15 10
规范值100 90 1007 20 5 15 4 8
6.085 68 50 38 28
I设计值 49 100 97 78 ~47 33 22~ 14 10 Γ~ ~6采用浸水车辙试验对浙青混合料抗车辙及水损坏平衡性能进行评价。I)浸水车辙试验的试件成型采用轮碾成型机模拟路面压实过程制作，碾压轮宽300mm，压实线荷载为300N/cm，试件为300 X 300 X 50mm的正方形板状试件；2)首先要在车辙仪中的试验槽中注入可饮用水，然后将试件放在注水的试验槽中，水要完全覆盖试件，为了保证水能全面的浸入试件中，试件需在室温下浸泡12 16h ；3)在试验温度下对试样保温4 6h ;4)在60°C的试验温度下进行浸水车辙试验，轮载分别为O. 7MPa I. OMPa,试验结果见图2 ；5)在标准轮载O. 7MPa条件下进行浸水车辙试验，试验温度分别为50°C 70°C，试验结果见图3 ；6)绘制浙青混合料浸水动稳定与温度的关系曲线，确定曲线斜率突变点对应的温度为浙青混合料车辙水损害的临界软化点，T = 65°C ；从试验结果可知，上面层的浙青混合料AC-13C车辙试验结果均满足相关技术要求，在浸水条件条件下，动稳定度、临界软化点都远远高于规定值，说明浙青路面上面层能够很好地满足抗车辙及抗水损坏的要求。实施例2本实施例的工程概况是郑石高速公路浙青路面(第二标段)下面层ATB-30型浙青混合料材料设计，工程采用高速公路标准，双向六车道，设计时速120公里/小时，路区内年平均气温14.3°C，年平均降水量735_。其交通量进行预测(见表4)，可以看出该路的交通量年平均增长率在7. 5%左右，未来将承担较大的交通量；根据分车型交通量预测结果，可以计算出未来年的车型比例(见表5)，货车比例占到70%左右，该路将会承担繁重的运输任务，考虑到当前货车超载的现状，在进行路面结构设计时有必要考虑超载的影响。表4交通量预测表年度2008 年~~2010 年 2015 年~~2020 件~ 2028 年~
交通量(小客车辆 / 日) 10055 12153 184652537735703表5车型比例表
车型大货车中货车小货车~ 大客车~ 小客车拖挂车^
车型比例(％ )14.47 26.27 10. 3712.4918.9017. 51浙青材料选用进口 70号A级道路石油浙青。粗集料采用玄武岩，细集料采用石灰岩。填料选择石灰石作为矿粉。根据郑石高速公路浙青路面车辙及水损坏综合防治措施中对原材料的要求，对以上材料分别进行了各项性能指标的检验，均符合《公路浙青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)要求。·下面层ATB-30浙青混合料的矿料级配及最佳浙青用量见表6和图4。表6ATB-30浙青混合料的设计级配
粒径_ATB~30__
(mm)设计值规范值
37.5100.0100
31.597.890 100 26. 586.470 90 19.061.953 72 16. O57.544 66 13.251.039 609.542.031 51
4. 7532.020 40
2.3622.615 32
I. 1815.510 25
0.69.48 18
0.36.65 14
O. 155.23 10
O. 0754.42 6
烟，量^
{%) _采用浸水车辙试验对浙青混合料抗车辙及水损坏平衡性能进行评价。
I)浸水车辙试验的试件成型采用轮碾成型机模拟路面压实过程制作，碾压轮宽300mm，压实线荷载为300N/cm，试件为300 X 300 X 50mm的正方形板状试件；2)首先要在车辙仪中的试验槽中注入可饮用水，然后将试件放在注水的试验槽中，水要完全覆盖试件，为了保证水能全面的浸入试件中，试件需在室温下浸泡12 16h ；
3)在试验温度下对试样保温4 6h ;4)在60°C的试验温度下进行浸水车辙试验，轮载分别为O. 7MPa I. OMPa,试验结果见图5 ；5)在标准轮载O. 7MPa条件下进行浸水车辙试验，试验温度分别为50°C 70°C，试验结果见图6 ；6)绘制浙青混合料浸水动稳定与温度的关系曲线，确定曲线斜率突变点对应的温度为浙青混合料车辙水损害的临界软化点，T = 55°C ；
·
从试验结果可知，上面层的浙青混合料ATB-30车辙试验结果均满足相关技术要求，在浸水条件条件下，动稳定度、临界软化点都远远高于规定值，说明浙青路面上面层能够很好地满足抗车辙及抗水损坏的要求。
权利要求
1.一种浙青混合料车辙及水损坏平衡评价方法，其特征在于包括如下步骤 1)浸水车辙试验的试件成型采用轮碾成型机模拟路面压实过程制作，碾压轮宽300mm，压实线荷载为300N/cm，试件为300 X 300 X 50mm的正方形板状试件； 2)首先要在车辙仪中的试验槽中注入可饮用水，然后将试件放在注水的试验槽中，水要完全覆盖试件，为了保证水能全面的浸入试件中，试件需在室温下浸泡12 16h ； 3)在试验温度下对试样保温4 6h; 4)在60°C的试验温度下进行浸水车辙试验，轮载分别为O.7MPa I. OMPa ；5)在标准轮载O.7MPa条件下进行浸水车辙试验，试验温度分别为50°C 70°C ； 6)绘制浙青混合料浸水动稳定与温度的关系曲线，确定曲线斜率突变点对应的温度为浙青混合料车辙水损害的临界软化点； 7)根据试验测定浙青混合料浸水动稳定度、车辙变形值及临界软化点评价浙青混合料的抗车辙水损害性能。
2.根据权利要求I所述的浙青混合料车辙及水损坏平衡评价方法，其特征在于所述的试件成型采用轮碾成型机，以模拟路面压实过程。
3.根据权利要求I所述的浙青混合料车辙及水损坏平衡评价方法，其特征在于所述的试件为300X 300X 50mm的正方形板状试件。
4.根据权利要求I所述的浙青混合料车辙及水损坏平衡评价方法，其特征在于为了保证水能全面的浸入试件中，试件需在室温下浸泡12 16h。
5.根据权利要求I所述的浙青混合料车辙及水损坏平衡评价方法，其特征在于为了试件需在试验温度下保温4 6h。
6.根据权利要求I所述的浙青混合料车辙及水损坏平衡评价方法，其特征在于浸水车辙试验其轮载分别为O. 7MPa I. OMPa。
7.根据权利要求I所述的浙青混合料车辙及水损坏平衡评价方法，其特征在于浸水车辙试验其试验温度分别为50°C 70°C。
8.根据权利要求I所述的浙青混合料车辙及水损坏平衡评价方法，其特征在于所述的临界软化点为浙青混合料浸水动稳定与温度的关系曲线斜率突变点对应的温度。
全文摘要
本发明涉及一种沥青混合料车辙及水损坏平衡评价的方法，本发明采用的浸水车辙试验是评价沥青混合料抗车辙及抗水损坏能力的一种新型试验方法，它可以模拟沥青混合料的高温、浸水及超载的情况，得出沥青混合料在浸水条件下的动稳定度、车辙变形值、临界软化点等指标。大量的试验结果表明，温度、水及超载等因素都会使沥青混合料的动稳定度降低、车辙变形增加。因此，采用合理的浸水条件下的动稳定度指标能够有效地评价沥青混合料抗车辙变形和水损坏的能力。
文档编号G01N3/08GK102954913SQ20121028663
公开日2013年3月6日 申请日期2012年8月14日 优先权日2012年8月14日
发明者徐世法, 季节, 索智 申请人:北京建筑工程学院