建筑垃圾再生骨料沥青混凝土冻融疲劳性能的试验方法技术

本发明专利技术涉及一种建筑垃圾再生骨料沥青混凝土冻融疲劳性能的试验方法，包括以下步骤，S1，采用AC

【技术实现步骤摘要】
建筑垃圾再生骨料沥青混凝土冻融疲劳性能的试验方法


[0001]本专利技术涉及道路及环境工程
，具体涉及一种建筑垃圾再生骨料沥青混凝土冻融疲劳性能的试验方法。

技术介绍

[0002]目前，建筑垃圾在道路工程中的应用研究主要聚焦在路面基层、底基层和路基上，且取得了不错的成果。沥青路面的使用寿命通常要比设计寿命少1
‑
3年，而大多数沥青路面由病害产生到逐渐失去服役能力都是由疲劳开裂造成的，沥青路面的疲劳特性成为影响其使用寿命的关键要素。因此，对于建筑垃圾再生骨料沥青混凝土，必须深入开展疲劳特性研究。
[0003]疲劳特性试验方法与试验条件作为一个可变因素同样对沥青混凝土的疲劳特性有较大影响，现有规范JTG E20
‑
2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中(T0739
‑
2011)沥青混合料四点弯曲疲劳寿命试验试件成型复杂，不易操作且结果变异性大，其试验温度一般是选取室温15℃或25℃，理论上符合当地相关规范要求，也是常规气候环境条件设计，但均未考虑研究区域气候条件持续作用的影响。目前未有针对评价建筑垃圾再生骨料沥青混凝土在气温气候等效试验条件下的疲劳特性试验方法，这方面研究主要集中在天然骨料沥青混凝土上，试验条件模拟大部分从冻融循环试验条件出发。显然冻融循环作用对沥青混凝土疲劳寿命具有明显的负面作用，但现有规范(JTG E20
‑
2011中T0729
‑
2000)中仅有针对沥青混凝土水稳定性的冻融试验条件，对冻融疲劳试验的试验条件并无明确的规定，且尚未有方法考虑特定区域气候条件持续作用对建筑垃圾再生沥青混凝土疲劳性能的影响。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术存在的问题，本专利技术提供一种建筑垃圾再生骨料沥青混凝土冻融疲劳性能的试验方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0006]一种建筑垃圾再生骨料沥青混凝土冻融疲劳性能的试验方法，包括以下步骤，
[0007]S1，采用AC
‑
20C中值级配的沥青混凝土，采用建筑垃圾再生骨料按照掺量50％的等质量替代方式替换沥青混凝土中的LSA粗骨料，按照JTG E20
‑
2011中T0736
‑
2011沥青混合料旋转压实试件制作方法，成型设定数量的试件，且试件尺寸为Φ100*63.5mm，成型后的试件在室温中养生24小时，将设定数量的试件划分为未冻融试件和冻融试件两种；
[0008]S2，在中国气象数据网获取待测试区域20年内的逐时温度、逐时湿度及逐时太阳辐射强度数据；将数据进行度量单位转换，并通过质量控制码剔除错误或无效数据，最终获得逐时气温Ta(℃)、逐时太阳辐射强度Q(kW/m2)、逐时湿度ψ(％RH)；
[0009]S3，根据以下公式计算沥青混凝土路面下面层顶部深度H1和底部深度H2分别对应的的逐时温度T
p
(℃)，并得出每日最高温度T
pmax
(℃)与最低温度T
pmin
(℃)，
[0010]T
p
＝
‑
1.227+0.891T
a5
+24.858Q
52
‑
0.007HT
a
‑
0.76HQ+0.656H
‑
0.009H2‑
0.004H3+0.469θ
m
[0011]其中，Q—逐时的太阳辐射强度(kW/m2)；
[0012]T
a5
—此前5h平均气温(℃)；
[0013]Q5—此前5h平均太阳辐射强度(kW/m2)；
[0014]H
‑
—路面深度(cm)；
[0015]θ
m
—不同月份历年月平均气温(℃)；
[0016]S4，以T
pmax
>0且T
pmin
<0作为判断当日该深度沥青混凝土发生冻融循环的条件，然后统计沥青混凝土路面下面层深度在H1和H2时处在当年发生的冻融循环次数，并将H1和H2对应的冻融循环次数进行比较，得出受冻融循环影响强的深度，并通过累计频率法确定此深度20年内冻融发生概率在95％以上的冻融循环温度区间值为A
‑
B，按照冻融循环发生概率分布计算20年内发生冻融循环时的平均相对湿度值ψ
总平均
；
[0017]S5，对混凝土冻融试验机进行参数设计，冰冻温度设计为A，融化温度设计为B，环境相对湿度设为ψ
总平均
，冻融循环次数设为受冻融循环影响强的深度在20年内发生冻融循环总次数，然后将步骤S1中制得的冻融试件放置在冻融试验机内进行冻融循环试验；
[0018]S6，在步骤S5中，按照梯度选取法从混凝土冻融试验机中选取多组已进行不同冻融循环次数的冻融试件，且每组的冻融试件个数相同；
[0019]S7，将步骤S6制得的多组冻融试件和步骤S1制得的未冻融试件通过间接拉伸疲劳试验装置进行间接拉伸疲劳试验，以试件完全断裂为疲劳破坏判断标准，试验结束时荷载循环次数即为其疲劳寿命，最终得出多组试件的冻融疲劳寿命值N和冻融循环次数x；
[0020]S8，采用Origin软件对多组试件的冻融疲劳寿命值和冻融循环次数进行非线性回归，回归所得疲劳方程如下所示：
[0021]N＝Ax
b
[0022]其中，N—冻融疲劳寿命(次)；
[0023]x—冻融循环次数(次)；
[0024]A，b—疲劳方程参数。
[0025]在上述任一方案中优选的是，在步骤S1中，试件在室温中养生24小时后，在其中一个冻融试件的中心进行钻孔，在钻孔内安装温度计来检测试件内部的温度，此冻融试件作为控温标准试件。
[0026]在上述任一方案中优选的是，在步骤S3中，沥青混凝土路面下面层顶部深度H1为4cm，底部深度H2为10cm。
[0027]在上述任一方案中优选的是，在步骤S5中，冰冻温度与融化温度之间进行切换的条件为满足以下条件之一，
[0028]4)检测的冻融试件中心温度达到所设定的冰冻温度或融化温度；
[0029]5)冰冻时间达到8h；
[0030]6)融化时间达到4h。
[0031]在上述任一方案中优选的是，所述冰冻温度与融化温度切换的温度升降梯度为5℃/h。
[0032]在上述任一方案中优选的是，在步骤S5中，按下冻融试验机启动按钮，冻融试验机
按设定参数自动进行冻融循环试验，直至达到所需冻融次数，若试验过程中临时终止，需保证冻融试件处于冰冻状态。
[0033]在上述任一方案中优选的是，在进行间接拉伸疲劳试验之前，需要确定采用沥青混凝土材料制作出试件对应的劈裂抗拉强度，采用以下公式进行劈裂抗拉强度计算，
[0034]R本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种建筑垃圾再生骨料沥青混凝土冻融疲劳性能的试验方法，其特征在于：包括以下步骤，S1，采用AC
‑
20C中值级配的沥青混凝土，采用建筑垃圾再生骨料按照掺量50％的等质量替代方式替换沥青混凝土中的LSA粗骨料，按照JTGE 20
‑
2011中T0736
‑
2011沥青混合料旋转压实试件制作方法，成型设定数量的试件，且试件尺寸为Φ100*63.5mm，成型后的试件在室温中养生24小时，将设定数量的试件划分为未冻融试件和冻融试件两种；S2，在中国气象数据网获取待测试区域20年内的逐时温度、逐时湿度及逐时太阳辐射强度数据；将数据进行度量单位转换，并通过质量控制码剔除错误或无效数据，最终获得逐时气温Ta(℃)、逐时太阳辐射强度Q(kW/m2)、逐时湿度ψ(％RH)；S3，根据以下公式计算沥青混凝土路面下面层顶部深度H1和底部深度H2分别对应的逐时温度T
p
(℃)，并得出每日最高温度T
pmax
(℃)与最低温度T
pmin
(℃)，T
p
＝
‑
1.227+0.891T
a5
+24.858Q
52
‑
0.007HT
a
‑
0.76HQ+0.656H
‑
0.009H2‑
0.004H3+0.469θ
m
其中，Q—逐时的太阳辐射强度(kW/m2)；T
a5
—此前5h平均气温(℃)；Q5—此前5h平均太阳辐射强度(kW/m2)；H—路面深度(cm)；θ
m
—不同月份历年月平均气温(℃)；S4，以T
pmax
>0且T
pmin
<0作为判断当日该深度沥青混凝土发生冻融循环的条件，然后统计沥青混凝土路面下面层深度在H1和H2处时当年发生的冻融循环次数，并将H1和H2对应的冻融循环次数进行比较，得出受冻融循环影响强的深度，并通过累计频率法确定此深度20年内冻融发生概率在95％以上的冻融循环温度区间值为A
‑
B，按照冻融循环发生概率分布计算20年内发生冻融循环时的平均相对湿度值ψ
总平均
；S5，对混凝土冻融试验机进行参数设计，冰冻温度设计为A，融化温度设计为B，环境相对湿度设为ψ
总平均
，冻融循环次数设为受冻融循环影响强的深度在20年内发生冻融循环总次数，然后将步骤S1中制得的冻融试件放置在冻融试验机内进行冻融循环试验；S6，在步骤S5中，按照梯度选取法从混凝土冻融试验机中选取多组已进行不同冻融循环次数的冻融试件，且每组的冻融试件个数相同；S7，将步骤S6制得的多组冻融试件和步骤S1制得的未冻融试件通过间接拉伸疲劳试验装置进行间接...

【专利技术属性】
技术研发人员：季节，陈勐，金珊珊，李鹏飞，周文娟，
申请(专利权)人：北京建筑大学，
类型：发明
国别省市：