沥青碎石封层最佳沥青用量定量检测方法及碾压装置与流程

1.本发明涉及道路养护技术领域，特别是涉及一种沥青碎石封层最佳沥青用量定量检测方法及碾压装置。


背景技术：

2.沥青碎石封层是路面大中修中常用的施工工艺，采用人工或者专用车辆将沥青、粗集料撒布在基层或旧路面上，通过压路机及时碾压并开放交通行车碾压形成的1～3cm的薄结构层。沥青碎石封层主要起到：粘结路面基层与沥青面层；防止雨水下渗至路面基层，降低基层承载力；承担车辆冲击荷载。
3.我国横跨多个气候带，现有施工规范中对于沥青碎石封层沥青用量是一个区间范围，并未明确其最佳沥青用量；导致实际使用过程中多采用经验控制，且受制于天气原因，实际沥青碎石施工过程中发生沥青撒布超标或不足现象，后续摊铺沥青面层后，在车辆重载下沥青路面出现抗车辙性能急剧下降，出现车辙病害；或降水沿着沥青路表裂缝下渗至基层，降低基层承载力，导致路面产生沉陷病害。
4.因此，有必要开发一种沥青碎石封层最佳沥青用量的定量检测方法，确定不同条件下最佳沥青用量，延长路面使用寿命。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种沥青碎石封层最佳沥青用量定量检测方法及碾压装置，以解决上述现有技术存在的问题，碾压装置能够对沥青碎石封层进行碾压试验，并得出最佳沥青洒布量。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
7.本发明提供一种沥青碎石封层最佳沥青用量定量检测方法，包括以下步骤：
8.s1、成型不同沥青洒布量的沥青碎石封层，记录沥青洒布量ai；
9.s2、在所述沥青碎石封层上方成型多块车辙板试件，相邻所述车辙板试件之间留有隔槽，并测得所述隔槽的第一体积v0；
10.s3、在所述隔槽内放入相适配的试块；
11.s4、通过线揉搓装置对所述车辙板试件进行碾压，进行线揉搓试验；
12.s5、线揉搓试验完成后，将所述试块取出，并测得所述隔槽的第二体积vi；
13.s6、计算所述车辙板试件的动稳定度，根据所述车辙板试件的动稳定度确定所述沥青碎石封层最佳沥青用量。
14.优选的，所述步骤s2中，成型有两块所述车辙板试件，两块所述车辙板试件为同一级配与油石比的沥青混合料车辙板试件，两块所述车辙板试件位于所述试样模板内两侧。
15.优选的，所述步骤s4中，待所述线揉搓装置与所述车辙板试件之间的压力达到预设压力后，开始进行线揉搓试验，对所述车辙板试件往返碾压预设次数后，将用于成型所述沥青碎石封层的试样模板取出，冷却至室温；然后对所述车辙板试件线揉搓试验预设时间；
16.所述步骤s2和所述步骤s5中，通过灌砂法测得所述隔槽的第一体积和第二体积。
17.优选的，所述步骤s6中，所述车辙板试件的动稳定度为ds，
18.其中，
19.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
20.本发明在车辙板试件之间设置隔槽，通过测量试验前后隔槽的体积比，能够从侧面获取沥青碎石封层的上泛沥青量，对沥青上泛量进行定量分析。
21.本发明通过建立动稳定度ds与沥青洒布量、隔槽体积比的公式能够从试验室角度得出最佳沥青洒布量，从而能够指导实际施工，能够克服采用经验控制沥青洒布量而产生的质量问题。
22.本发明还提供一种沥青碎石封层碾压装置，用于实施上述的沥青碎石封层最佳沥青用量定量检测方法，包括试验箱，所述试验箱内底部设置有试样模板，所述试样模板内用于成型不同沥青洒布量的沥青碎石封层，并能够在所述沥青碎石封层的上方成型车辙板试件；所述试验箱内还设置有线揉搓装置，所述线揉搓装置位于所述试样模板的上方，所述线揉搓装置连接有驱动装置，所述驱动装置能够带动所述线揉搓装置对所述车辙板试件进行碾压。
23.优选的，所述试验箱的底部设置有支座，所述试样模板位于所述支座上。
24.优选的，所述试验箱的侧壁上还设置有限位螺丝，所述限位螺丝设置有两个，两个所述限位螺丝分别位于所述试样模板的两侧，以对所述试样模板进行限位固定。
25.优选的，所述线揉搓装置包括滚轮支架和滚轮组，所述滚轮支架上转动安装有多个所述滚轮组，所述滚轮组与所述车辙板试件一一对应，所述滚轮组用于对相对应的所述车辙板试件进行碾压；其中，所述滚轮组的滚轮产生的圆形均布荷载不产生重叠现象。
26.优选的，所述驱动装置包括直线运动机构和加载机构，所述直线运动机构与所述加载机构连接，所述加载机构与所述滚轮支架连接，能够带动所述所述滚轮组上下运动，以对相对应的所述车辙板试件施加载荷，所述直线运动机构能够带动所述加载机构以及所述线揉搓装置直线运动，以对相对应的所述车辙板试件进行往返碾压。
27.优选的，所述滚轮组上还设置有压力传感器。
28.本发明试验箱内还设置有线揉搓装置，线揉搓装置位于试样模板的上方，试样模板连接有驱动装置，驱动装置能够带动线揉搓装置对车辙板试件进行碾压，以进行线揉搓试验，能够模拟实际施工时胶轮揉搓作用，有效模拟沥青碎石封层中沥青上泛效应，提升试验的准确性。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
30.图1为本发明实施例中沥青碎石封层检测方法的流程示意图；
31.图2为本发明实施例中沥青碎石封层碾压装置的结构示意图；
32.其中：1、控制装置，2、驱动装置，3、试验箱，4、线揉搓装置，5、支座，6、试样模板，7、限位螺丝。
具体实施方式
33.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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.本发明的目的是提供一种沥青碎石封层最佳沥青用量定量检测方法及碾压装置，以解决上述现有技术存在的问题，碾压装置能够对沥青碎石封层进行碾压试验，并得出适宜的沥青洒布量。
35.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
36.实施例一
37.如图2所示，本实施例提供了一种沥青碎石封层碾压装置，包括试验箱3，所述试验箱3内底部设置有试样模板6，所述试样模板6内用于成型不同沥青洒布量的沥青碎石封层，并能够在所述沥青碎石封层的上方成型车辙板试件；所述试验箱3内还设置有线揉搓装置4，所述线揉搓装置4位于所述试样模板6的上方，所述线揉搓装置4连接有驱动装置2，所述驱动装置2能够带动所述线揉搓装置4对所述车辙板试件进行碾压。
38.在本实施例中，所述试验箱3的底部设置有支座5，所述试样模板6位于所述支座5上。
39.在本实施例中，所述试验箱3的侧壁上还设置有限位螺丝7，所述限位螺丝7设置有两个，两个所述限位螺丝7分别位于所述试样模板6的两侧，限位螺丝7能够拧紧，以对所述试样模板6进行限位固定。其中，两个限位螺丝7分别位于试样模板6的左右两侧；在本实施例中，左侧即为面对纸面时的左手侧，右侧即为面对纸面时的右手侧。
40.在本实施例中，所述线揉搓装置4包括滚轮支架和滚轮组，所述滚轮支架上转动安装有多个所述滚轮组，所述滚轮组与所述车辙板试件一一对应，所述滚轮组用于对相对应的所述车辙板试件进行碾压。其中，所述滚轮组的滚轮之间的距离依据圣维南原理确定；具体地，圣维南原理为：荷载的具体分布只影响荷载作用区附近的应力分布，本实施例中根据圣维南原料确定滚轮之间的距离，以保证每个滚轮产生的圆形均布荷载不发生重叠现象。
41.在本实施例中，所述驱动装置2包括直线运动机构和加载机构，所述直线运动机构与所述加载机构连接，所述加载机构与所述滚轮支架连接，能够对所述滚轮组施加载荷，进一步地对车辙板试件施加载荷；所述直线运动机构能够带动所述加载机构以及所述线揉搓装置4前后运动，以对所述车辙板试件进行往返碾压。其中，前后方向即为垂直于纸面的方向；而直线运动机构和加载机构均为本领域成熟现有技术，可以根据具体工作需要进行选择，如直线运动机构可以采用传动螺杆机构、直线电机机构等，加载机构则可以采用液压缸等。
42.在本实施例中，所述滚轮组上还设置有压力传感器，能够测得滚轮组与车辙板试
件之间的压力。
43.在本实施例中，沥青碎石封层碾压装置还包括控制装置1，控制装置1主要包括总控显示台、压力控制模块、动力控制模块等，压力控制模块与压力传感器以及加载机构连接，动力控制模块与直线运动机构连接，以进行控制；试样模板6能够容纳1块常用车辙板试件与沥青碎石封层厚度。
44.实施例二
45.如图1所示，本实施例中还提供一种沥青碎石封层最佳沥青用量定量检测方法，采用上述的沥青碎石封层碾压装置，包括以下步骤：
46.步骤一、在沥青碎石封层碾压装置的试样模板6中，成型不同沥青洒布量的沥青碎石封层，记录沥青洒布量ai；
47.步骤二、成型两块同一级配与油石比的沥青混合料车辙板试件，放置在试样模板6的左右两侧；
48.步骤三、在两块车辙板试件之间留出5cm隔槽，采用灌砂法测得隔槽的第一体积v0，将5cm宽
×
30cm长
×
2cm厚的试块涂抹隔离剂，塞入隔槽中；
49.步骤四、开启总控装置1，待线揉搓装置4与车辙板试件之间的压力达到预设压力(优选为0.7mpa)后，开始进行线揉搓试验，往返碾压预设次数(优选为24次)后，将试样模板6及其内的沥青碎石封层以及车辙板试件从试验箱3内取出，冷却至室温；此步骤与实际工作现场碾压相匹配，保证实验效果；
50.步骤五、将冷却完成后的试样模板6及其内的沥青碎石封层以及车辙板试件放入试验箱3，对车辙板试件进行线揉搓试验预设时间(优选为1h)后，将5cm宽
×
30cm长
×
2cm厚的试块取出，采用灌砂法测得试验后不同沥青洒布量下隔槽的第二体积vi；
51.步骤六、车辙板试件的动稳定度ds为：
[0052][0053]
其中，根据多次试验可以确定体积比与沥青洒布量的关系如下：
[0054][0055]
ds与沥青洒布量ai之间的关系可以由上述两个公式确定，后续可以不计算体积比，直接根据沥青洒布量进行分析，提升效率。
[0056]
式中：ds—沥青混合料动稳定度，次/mm；vi—车辙试验后不同沥青洒布量下的隔槽体积，m3；v0—沥青混合料车辙试验前隔槽体积，m3；ai—不同沥青洒布量，kg/m2。
[0057]
依据《公路沥青路面施工技术规范》(jtg f40—2004)，当ds出现拐点时的沥青洒布量即为最佳沥青用量。
[0058]
实施例三
[0059]
本实施例中结合南方某二级公路实体数据，在基层上采用沥青碎石封层作为隔水层与粘结层，其沥青洒布量ai＝0.9kg/m2，下面层采用ac-20型基质沥青混合料，其油石比λ＝4.3％。
[0060]
步骤一、在试验室内的试样碾压装置中成型沥青洒布量为0.9kg/m2的沥青碎石封
层；
[0061]
步骤二、成型两块同一级配与油石比的ac-20c型沥青混合料车辙板试件，放置在试样模板6的两侧；
[0062]
步骤三、在两块车辙板试件之间留出5cm隔槽，采用灌砂法测得隔槽第一体积v0＝0.00033m3；
[0063]
步骤四、开启控制装置1，待线揉搓装置4与车辙板试件之间的压力达到0.7mpa后，开始进行线揉搓试验，往返碾压24次后，将试样模板6取出，冷却至室温；
[0064]
步骤五、放入试样模板6，对车辙板试件进行线揉搓试验，将5cm宽
×
30cm长
×
2cm厚的试块取出，采用灌砂法测得试验后0.9kg/m2沥青洒布量下隔槽的第二体积v1＝0.00029m3；
[0065]
步骤六、计算车辙板试件的动稳定度ds：
[0066][0067][0068]
符合要求；其中，0.3569为与线揉搓试验压力相关系数、0.8108为初始相关系数、5296.038、6489.5与2885.65为试件动稳定度与沥青洒布量之间的相关系数。
[0069]
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。