一种沥青混合料标准试件模拟施工态碾压成型设备制造技术

本实用新型专利技术属于模拟沥青路面碾压施工成型工况的技术领域，具体是一种沥青混合料标准试件模拟施工态碾压成型设备。一种沥青混合料标准试件模拟施工态碾压成型设备，其特征在于所述设备包括一个模盘、一个用于碾压沥青混合料的碾压轮、一个提供碾压轮下压力的碾压轮压力控制装置、一个计算碾压轮往复次数的碾压轮次数控制装置，一个机械传动控制装置和一个检测装置；所述机械传动控制装置包含一个设于模盘下方的振动盘，以及提供振动盘上下振动动力的电机。该设备可以最大限度地模拟路面碾压成型阶段混合料所受到的碾压、搓揉作用，制作出符合行业标准、地方标准的沥青混合料标准试件。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于模拟沥青路面碾压施工成型工况的
，具体是一种沥青混合料标准试件模拟施工态碾压成型设备。
技术介绍
随着我国经济的快速发展，近年来高等级公路交通组成发生了重大变化，大流量、重轴载交通己成为高速公路的主要运输形式，也成为控制路面结构及材料设计的关键因素，在此大环境下沥青路面的早期破坏现象十分严重，调查表明我国高等级公路沥青路面的早期破坏现象主要为车辙、泛油、松散及水损害，与此相关的研究表明，就混合料自身而言，产生这些早期破坏现象的主要原因为:⑴车辙:发生早期车辙损坏的沥青路面普遍存在的问题是沥青用量偏大，混合料密度偏低。大量统计数据表明，发生车辙的轮迹带上沥青路面芯样密度显著高于马歇尔试件密度，表明在行车荷载的作用下沥青混合料再压密是形成车辙的主要原因之一。⑵泛油:早期损坏中的泛油现象发生在轮迹带上，从试验统计结果看，泛油现象严重的路段，其表面层沥青含量明显偏大。发生车辙的路段常常伴随有泛油现象，所以，车辙与泛油的成因大部分相同。⑶松散:在水和高速行车的综合作用下，面层底部的沥青膜从集料表面剥落，使面层底部集料间丧失粘结而发生松散，这种结构层内部的松散称为松散现象。就混合料本身而言，造成松散的主要原因是空隙率过大及沥青与集料粘结力相对不足。⑷水损坏:造成水损坏的水侵入途径主要是透过结构完整的沥青面层，并滞留于沥青面层之中，在荷载及化学作用下导致沥青膜从集料表面脱落，沥青混合料设计密度小，空隙率大，以及施工压实度不够等是造成水损坏的主要原因，另外因级配不良导致的离析也是造成水损坏的主要原因之一。综上所述，就混合料自身而言，当前沥青路面早期损坏的主要原因可总结为沥青用量过大、混合料密度偏低、压实度低、现场空隙率大及级配不良等。施工管理水平参差不齐固然是产生这些问题的重要原因之一，但当全国不同施工管理水平下铺筑的沥青路面频繁出现同一种破坏现象时，我们就不得不从根源上重新审视通用的沥青混合料设计方法是否与这些破坏现象有关。事实证明，目前沥青混合料设计方法确有很多方面需要改进。⑴室内成型方式与现场碾压方式不匹配众所周知，室内试验要准确、有效地预测与控制现场施工质量，应满足两个最基本的条件，首先要求试件成型方式能够最大限度地模拟施工工况，使室内成果与面层实际应用效果有可比性；其次要求各种性能评价指标切实反映面层在其服务环境下的服务质量。如今现场大量使用振动压路机及轮胎压路机，而室内成型方式却采用马歇尔击实方法。由此衍生出一系列问题:马歇尔击实密度作为现场压实度的控制指标是否合适；混合料分别在击实与揉搓作用下其力学特性或许不同，那么用何种成型方式制作的试件，其指标控制现场质量更有效；用马歇尔方法进行室内研究所优化的配合比(包括级配、油石比、密度等)在现场压实条件下路用性能是否最优。我国规范规定沥青混合料配合比设计采用马歇尔配合比设计方法。但在试件成型方面，马歇尔方法锤击次数与路面成型时的压实功能没有内在联系，马歇尔击锤的冲击力与车辆车轮接地压强存在巨大差异，马歇尔试模对沥青混合料的约束条件也与实际路面材料的受力条件不同，马歇尔的冲击压实方法不利于集料的定向重排，因此用马歇尔击实方式成型的试件各种指标控制现场质量存在隐患。⑵以体积参数为控制指标难以实现设计意图及协调各种矛盾对于连续密级配沥青混合料，规范规定击实功为双面击实75次，并主要以体积参数(空隙率、间隙率、饱和度等)作为控制指标确定最佳沥青用量。如果利用这种经验加体积参数分析方法作为沥青混合料配合比设计的手段，那么其成立的前提条件是，用于计算以孔隙率为代表的诸体积参数的相关试验方法必须科学、合理。并且，体积参数与路用性能之间应存在良好的相关性。但一方面现行试验规程规定的试验方法难以使沥青混合料体积参数计算结果精确(即使相对精确也不可能)，另一方面，大量的研究表明，体积参数与混合料路用性能之间不存在广泛的相关性，也就是说，满足了马歇尔体积参数的沥青混合料未必有好的路用性能。另外，我国高速公路表面层大多使用抗滑表层，作为抗滑表层必须兼顾高温、抗滑与密实，而马歇尔方法难以平衡这几方面的矛盾。为达到抗滑目的，抗滑表层沥青混合料粗集料含量较高，由于采用马歇尔击实成型且击实功固定，导致沥青混合料密度较低，即矿料间隙率较大，而为满足体积参数要求(VV,VMA,VFA等)必然需较大的沥青用量，致使设计的沥青混合料铺筑的面层在交通荷载作用下极易追密产生车辙及泛油等早期破坏现象，结果有可能什么目的也未达到。⑶压实标准偏低压实度达到较高标准对沥青混合料高温抗车辙能力、抗水破坏能力及抗疲劳能力均有显著改善。由于马歇尔击实成型方式与现场碾压方式不匹配，造成混合料的密度较低。用它控制施工往往造成路面的密度偏小，空隙率过高，由此导致的后果是混合料未被充分压实，在交通荷载作用下很快产生由于抗剪强度小及追密而出现车辙。对沥青路面的调查检验表明，大多数路面使用一段时期后，混合料的密度会大于原设计密度从而不可避免地产生压密性车辙。压实度标准的适当提高目前有坚实的物质基础，与几十年前的压实施工机械相比，如今的施工压实设备在性能及压实功能上有质的飞跃。而目前仍沿用马歇尔试件密度的压实度控制标准，因此有理由认为用性能大幅度提高的压实设备应该铺筑出压实度更高的、质量更好的沥青面层。但如室内成型条件不加改变，还沿用马歇尔方法，只能导致现今的筑路机械修筑出与以前相差无几的沥青路面，更严重的是，室内试验标准已严重阻碍了科技进步及生产的发展，使得承包商对使用新工艺、新设备没有积极性至此，似乎窥见了解决问题的门径。首先需要寻求可以最大限度地模拟沥青路面碾压成型工况的试件成型设备；再是依据对沥青混合料这类散体材料一般科学原理的理解建立起试件成型条件与道(公)路用沥青混合料主要性能之间的内在联系并形成一种实用的沥青混合料配合比优化设计方法。国内外目前对沥青混合料配合比设计方法可分为三种：马歇尔击实法、SUPERPAVE旋转压实法以及GTM旋转剪切压实法。国内配合比设计方法研究成果主要体现在JTGF40-2004对马歇尔配合比设计方法、标准的修订。对于连续密级配沥青混合料，规范给出了很宽的级配范围，可以使设计单位和工程建设单位根据不同道路等级、不同交通状况、不同气候环境等选择工程级配范围。在击实次数75次条件下，对中轻交通和重载交通的空隙率、间隙率、饱和度等指标进行了调整。更严格地规定了体积参数的计算方法等。马歇尔试验方法(Marshalltests)是影响最为深远，应用最为广泛的沥青混合料配合比设计方法，曾经是世界各国通用的设计方法。马歇尔设计方法属于体积设计方法，它的最初技术是借用土工试验中通过击实方法寻找最大密度确定最佳含水量的思想来确定沥青混合料中的最佳沥青用量。马歇尔设计方法对混合料的密度、空隙率、矿料间隙率等指标有明确的要求。可是国内外研究成果均表明，这些指标与路用性能指标有较大的差距。⑴马歇尔击实成型试件的方式与路面施工碾压工况不匹配，混合料试件密度偏低。⑵以VMA、VFA、VV等体积参数作为控制指标不合理，往往使得沥青用量偏高，在重交通条件下很容易出现泛油、车辙等病害。国内江苏交通科学研究院1995年引进Superpave技术，不少省市和地区修建了Superpave本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沥青混合料标准试件模拟施工态碾压成型设备，其特征在于所述设备包括一个模盘、一个用于碾压沥青混合料的碾压轮、一个提供碾压轮下压力的碾压轮压力控制装置、一个计算碾压轮往复次数的碾压轮次数控制装置，一个机械传动控制装置和一个检测装置；所述机械传动控制装置包含一个设于模盘下方的振动盘，以及提供振动盘上下振动动力的电机；所述碾压轮压力控制装置包含一个用于提供碾压轮下压力的液压组件，以及一个控制碾压轮水平往复运动的三相异步电动机。

【技术特征摘要】
1.一种沥青混合料标准试件模拟施工态碾压成型设备，其特征在于所述设备包括一个模盘、一个用于碾压沥青混合料的碾压轮、一个提供碾压轮下压力的碾压轮压力控制装置、一个计算碾压轮往复次数的碾压轮次数控制装置，一个机械传动控制装置和一个检测装置；所述机械传动控制装置包含一个设于模盘下方的振动盘，以及提供振动盘上下振动动力的电机；所述碾压轮压力控制装置包含一个用于提供碾压轮下压力的液压组件，以及一个控制碾压轮水平往复运动的三相异步电动机。2.根据权利要求1所述的沥青混合料标准试件模拟施工态碾压成型设备，其特征在于所述碾压轮次数控制装置包含设于模盘边缘处的光电发射器，以及一个计数器。3.根据权利要求1所述的沥青混合料标准试件模...

【专利技术属性】
技术研发人员：单光炎，葛黎明，张瑜，朱子剑，周炯，
申请(专利权)人：浙江省交通工程建设集团有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33