瀝青面層結構室內環境模擬與高溫變形試驗方法技術

本發明專利技術公開了一種瀝青面層結構室內環境模擬與高溫變形試驗方法，包括以下步驟：分別成型上中下面層瀝青混凝土試件，每層材料之間通過乳化瀝青粘結，在形成的全厚度瀝青混凝土試件表面鉆孔；在試件外部緊覆一層巖棉管，在與瀝青混凝土試件對應的位置開孔；將溫度傳感器裝埋入鉆好的孔中；根據實測路面溫度場或者有限元模擬溫度場確定不同深度處的控制溫度；將準備好的試件置于恒溫的空氣浴中，記錄各深度控制溫度達到的時間和結束時間；當保溫時間達到最小公共區間的起始時間時，迅速將試件取出并進行永久變形試驗。本發明專利技術能夠準確地模擬面層瀝青混凝土在實際路面中的受力狀態和環境溫度，從而可對不同結構組合的瀝青面層高溫性能進行比較。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及交通工程
，具體浙青路面面層溫度場和應力場環境室內模擬與高溫變形試驗方法。
技術介紹
隨著國民經濟的快速發展，我國高速公路的建設取得了令人矚目的成就，半剛性基層浙青路面是其中主要的路面結構形式，高速公路大交通量和重載交通的特點使得浙青路面出現了不同程度的車轍破壞。車轍是浙青路面所特有的損壞現象，不但削弱了路面結構的整體強度，而且還會導致浙青路面的平整度下降，造成雨天積水，影響車輛的行駛安全，因此合理評價浙青混凝土的高溫性能并對實際浙青路面的高溫永久變形能力提出具體要求是浙青路面設計的重要手段。但是現有的評價方法各自存在著不同的問題，以下綜述之:(I)經驗型試驗方法。經驗型試驗方法主要指馬歇爾穩定度試驗，馬歇爾試驗采用標準馬歇爾試件(直徑101.6mm，高63.5mm)，試驗條件為60°C水浴，測量試件的馬歇爾穩定度和流值。馬歇爾試驗對現場的模擬極差，馬歇爾穩定度較高并不能保證浙青路面有較好的抗車轍性能，我國規范中已經不再使用馬歇爾試驗作為評價高溫性能的方法。(2)性能相關試驗方法。性能相關試驗方法主要包括車轍試驗和大型環道、直道試驗，主要測量荷載作用次數與試件的變形之間的關系曲線。小型車轍試驗的動穩定度目前是我國浙青混凝土高溫性能的評價指標，但特定溫度條件下5cm厚度浙青混凝土的變形不能完全反映多層浙青路面結構的變形；環道、直道試驗的成本很大、周期較長，一般很少用于工程實踐浙青路面高溫性能評價。同時，該類方法雖然能夠一定程度上模擬現場實際狀態，但是性能相關試驗不能得到材料的基本力學參數，不能用于路面設計和路面結構力學計算。(3)基于力學原理的試驗方法?；诹W原理的試驗方法主要包括單軸靜載、單軸動載、單軸重復蠕變試驗，三軸靜載、三軸動載、三軸重復蠕變試驗，扭轉剪切試驗，彎曲蠕變試驗和局部三軸試驗等，這些試驗方法都能在一定程度上模擬路面的實際狀態，但是除了局部三軸試驗，其他蠕變試驗對于混合料側向約束的模擬都和實際路面不同，而局部三軸試驗只是用于評價單層浙青混合料的蠕變性能，不能用于面層結構的性能評價。根據上述分析可知，現有的試驗方法一方面對全厚度浙青路面面層結構的模擬程度不夠，不能反映實際路面在荷載作用下的受力特點；另一方面，現有試驗方法只能對恒定溫度作用下浙青混合料的性能進行評價，不能真實反映路面厚度范圍內溫度場的影響，不能模擬實際路面結構路表吸收太陽能輻射、內部通過混合料之間的熱傳遞升溫的實際狀態。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術的不足，提供一種浙青面層結構室內環境模擬與高溫變形試驗方法，該方法能夠準確地模擬面層浙青混凝土在實際路面中的受力狀態和環境溫度，從而可對不同結構組合的浙青面層高溫性能進行比較，并且可方便地得到實際環境下浙青混凝土高溫性能的評價參數，為浙青路面浙青混凝土類型選取與設計參數的選擇提供依據。該方法對試驗設備要求不高，容易在現有試驗條件下實現。本專利技術采用的技術方案為:一種浙青面層結構室內環境模擬與高溫變形試驗方法，包括以下步驟:步驟1:分別成型上中下面層浙青混凝土試件，每層材料之間通過乳化浙青粘結，在形成的全厚度浙青混凝土試件表面鉆孔；步驟2:在試件的底部和側面分兩層涂刷隔熱涂料，兩層隔熱涂料分別在烘箱鼓風環境下固化；在試件外部緊覆一層巖棉管，在與浙青混凝土試件對應的位置開孔；步驟3:將溫度傳感器裝埋入鉆好的孔中，孔內的空隙采用細集料或棉花填充，在孔口處使用軟橡膠塞將孔口封閉；步驟4:根據實測路面溫度場或者有限元模擬溫度場確定不同深度處的控制溫度，以浙青路表面的實測或計算溫度為空氣浴恒溫溫度。將準備好的試件置于恒溫的空氣浴中，記錄各深度控制溫度達到的時間和結束時間，統計出不同深度溫度到達時間和結束時間的最小公共區間，作為后續永久變形試驗的控制時間，控制溫度的波動范圍為±l°c。步驟5:當保溫時間達到最小公共區間的起始時間時，迅速將試件取出并進行永久變形試驗。最小公共區間的起始時間為永久變形試驗的開始時間，最小公共區間的結束時間為試驗結束時間或者試驗數據分析所取結束時間。將全厚度浙青混凝土試件放置在試驗底座上，試驗過程中施加一軸向荷載，荷載波形可根據研究需要設置，上壓頭直徑為80.6mm，在壓頭頂部安放兩個位移傳感器測試軸向變形。作為優選，所述步驟I中試件直徑為150±2mm，各面層試件高度可根據路面實際厚度或者設計資料確定，所述乳化浙青用量為350g/m2。所述全厚度浙青混凝土試件表面每隔2cm鉆孔,孔直徑為5mm,深度為75mm。作為優選，所述步驟2中隔熱涂料第一層厚度為0.3mm，在烘箱25°C鼓風環境下固化36h,第二層厚度為0.5mm,在烘箱25°C鼓風環境下固化48h。所述巖棉管內徑為150mm,外徑155mm,高度比浙青混凝土試件的總高度增加5_。作為優選,所述步驟5中施加的軸向荷載中上壓頭直徑為80.6_。本專利技術的有益效果:首先本專利技術涉及的永久變形試驗方法所用的試件能體現浙青路面面層總體厚度，試驗結果能夠直觀地反映出不同路面結構組合的高溫性能差異；其次本專利技術涉及的永久變形試驗方法實現了混凝土不同深度處溫度場的模擬，試驗過程中浙青混凝土的溫度環境與路面實際狀態更為接近；再次，壓頭之外的混凝土能夠提供隨材料和溫度不同而變化的側向約束，能夠模擬路面中浙青混凝土的實際受力狀態；最后，本專利技術所需試驗設備較為簡單，只需要能施加軸向力的動力設備和位移傳感器，設備的要求低利于本試驗方法的推廣使用。附圖說明圖1為本專利技術浙青混凝土試件溫度場室內模擬方法的示意圖；圖2為本專利技術永久變形試驗方法的示意圖。具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式對本專利技術做進一步說明。如圖1和2所示:一種浙青面層結構室內環境模擬與高溫變形試驗方法，包括以下步驟:步驟1:分別成型上中下面層浙青混凝土試件，要求試件直徑為150±2mm，各面層試件高度可根據路面實際厚度或者設計資料確定，每層材料之間通過乳化浙青粘結，乳化浙青用量為350g/m2。在形成的全厚度浙青混凝土試件I表面每隔2cm鉆孔，孔直徑為5mm，深度為75_。步驟2:在試件的底部和側面分兩層涂刷隔熱涂料，第一層厚度為0.3mm，在烘箱25°C鼓風環境下固化36h,第二層厚度為0.5mm,在烘箱25°C鼓風環境下固化48h。在試件外部緊覆一層巖棉管2，要求巖棉管2內徑為150mm，外徑155mm，高度比浙青混凝土試件的總高度增加5mm,在與浙青混凝土試件對應的位置開孔。步驟3:將溫度傳感器3裝埋入鉆好的孔中，孔內的空隙可以采用細集料或棉花等材料填充，在孔口處使用軟橡膠塞將孔口封閉。步驟4:根據實測路面溫度場或者有限元模擬溫度場確定不同深度處的控制溫度，以浙青路表面的實測或計算溫度為空氣浴恒溫溫度。將準備好的試件置于恒溫的空氣浴中，記錄各深度控制溫度達到的時間和結束時間，統計出不同深度溫度到達時間和結束時間的最小公共區間，作為后續永久變形試驗的控制時間，控制溫度的波動范圍為±l°c。步驟5:當保溫時間達到最小公共區間的起始時間時，迅速將試件取出并進行永久變形試驗。最小公共區間的起始時間為永久變形試驗的開始時間，最小公共區間的結束時間為試驗結束時間或者試驗數據分析所取結束時間。將全厚度浙青混凝土試件I放置在試驗底座6上，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種瀝青面層結構室內環境模擬與高溫變形試驗方法，其特征在于：包括以下步驟：步驟1：分別成型上中下面層瀝青混凝土試件，每層材料之間通過乳化瀝青粘結，在形成的全厚度瀝青混凝土試件表面鉆孔；步驟2：在試件的底部和側面分兩層涂刷隔熱涂料，兩層隔熱涂料分別在烘箱鼓風環境下固化；在試件外部緊覆一層巖棉管，在與瀝青混凝土試件對應的位置開孔；步驟3：將溫度傳感器裝埋入鉆好的孔中，孔內的空隙采用細集料或棉花填充，在孔口處使用軟橡膠塞將孔口封閉；步驟4：根據實測路面溫度場或者有限元模擬溫度場確定不同深度處的控制溫度，以瀝青路表面的實測或計算溫度為空氣浴恒溫溫度，將準備好的試件置于恒溫的空氣浴中，記錄各深度控制溫度達到的時間和結束時間，統計出不同深度溫度到達時間和結束時間的最小公共區間，作為后續永久變形試驗的控制時間，控制溫度的波動范圍為±1℃；步驟5：當保溫時間達到最小公共區間的起始時間時，迅速將試件取出并進行永久變形試驗，最小公共區間的起始時間為永久變形試驗的開始時間，最小公共區間的結束時間為試驗結束時間或者試驗數據分析所取結束時間，將全厚度瀝青混凝土試件放置在試驗底座上，試驗過程中施加一軸向荷載，荷載波形可根據研究需要設置，上壓頭直徑為80.6mm，在壓頭頂部安放兩個位移傳感器測試軸向變形。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：顧興宇，袁青泉，
申請(專利權)人：東南大學，
類型：發明
國別省市：