沥青面层结构室内环境模拟与高温变形试验方法技术

本发明专利技术公开了一种沥青面层结构室内环境模拟与高温变形试验方法，包括以下步骤：分别成型上中下面层沥青混凝土试件，每层材料之间通过乳化沥青粘结，在形成的全厚度沥青混凝土试件表面钻孔；在试件外部紧覆一层岩棉管，在与沥青混凝土试件对应的位置开孔；将温度传感器装埋入钻好的孔中；根据实测路面温度场或者有限元模拟温度场确定不同深度处的控制温度；将准备好的试件置于恒温的空气浴中，记录各深度控制温度达到的时间和结束时间；当保温时间达到最小公共区间的起始时间时，迅速将试件取出并进行永久变形试验。本发明专利技术能够准确地模拟面层沥青混凝土在实际路面中的受力状态和环境温度，从而可对不同结构组合的沥青面层高温性能进行比较。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及交通工程
，具体浙青路面面层温度场和应力场环境室内模拟与高温变形试验方法。
技术介绍
随着国民经济的快速发展，我国高速公路的建设取得了令人瞩目的成就，半刚性基层浙青路面是其中主要的路面结构形式，高速公路大交通量和重载交通的特点使得浙青路面出现了不同程度的车辙破坏。车辙是浙青路面所特有的损坏现象，不但削弱了路面结构的整体强度，而且还会导致浙青路面的平整度下降，造成雨天积水，影响车辆的行驶安全，因此合理评价浙青混凝土的高温性能并对实际浙青路面的高温永久变形能力提出具体要求是浙青路面设计的重要手段。但是现有的评价方法各自存在着不同的问题，以下综述之:(I)经验型试验方法。经验型试验方法主要指马歇尔稳定度试验，马歇尔试验采用标准马歇尔试件(直径101.6mm，高63.5mm)，试验条件为60°C水浴，测量试件的马歇尔稳定度和流值。马歇尔试验对现场的模拟极差，马歇尔稳定度较高并不能保证浙青路面有较好的抗车辙性能，我国规范中已经不再使用马歇尔试验作为评价高温性能的方法。(2)性能相关试验方法。性能相关试验方法主要包括车辙试验和大型环道、直道试验，主要测量荷载作用次数与试件的变形之间的关系曲线。小型车辙试验的动稳定度目前是我国浙青混凝土高温性能的评价指标，但特定温度条件下5cm厚度浙青混凝土的变形不能完全反映多层浙青路面结构的变形；环道、直道试验的成本很大、周期较长，一般很少用于工程实践浙青路面高温性能评价。同时，该类方法虽然能够一定程度上模拟现场实际状态，但是性能相关试验不能得到材料的基本力学参数，不能用于路面设计和路面结构力学计算。(3)基于力学原理的试验方法。基于力学原理的试验方法主要包括单轴静载、单轴动载、单轴重复蠕变试验，三轴静载、三轴动载、三轴重复蠕变试验，扭转剪切试验，弯曲蠕变试验和局部三轴试验等，这些试验方法都能在一定程度上模拟路面的实际状态，但是除了局部三轴试验，其他蠕变试验对于混合料侧向约束的模拟都和实际路面不同，而局部三轴试验只是用于评价单层浙青混合料的蠕变性能，不能用于面层结构的性能评价。根据上述分析可知，现有的试验方法一方面对全厚度浙青路面面层结构的模拟程度不够，不能反映实际路面在荷载作用下的受力特点；另一方面，现有试验方法只能对恒定温度作用下浙青混合料的性能进行评价，不能真实反映路面厚度范围内温度场的影响，不能模拟实际路面结构路表吸收太阳能辐射、内部通过混合料之间的热传递升温的实际状态。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种浙青面层结构室内环境模拟与高温变形试验方法，该方法能够准确地模拟面层浙青混凝土在实际路面中的受力状态和环境温度，从而可对不同结构组合的浙青面层高温性能进行比较，并且可方便地得到实际环境下浙青混凝土高温性能的评价参数，为浙青路面浙青混凝土类型选取与设计参数的选择提供依据。该方法对试验设备要求不高，容易在现有试验条件下实现。本专利技术采用的技术方案为:一种浙青面层结构室内环境模拟与高温变形试验方法，包括以下步骤:步骤1:分别成型上中下面层浙青混凝土试件，每层材料之间通过乳化浙青粘结，在形成的全厚度浙青混凝土试件表面钻孔；步骤2:在试件的底部和侧面分两层涂刷隔热涂料，两层隔热涂料分别在烘箱鼓风环境下固化；在试件外部紧覆一层岩棉管，在与浙青混凝土试件对应的位置开孔；步骤3:将温度传感器装埋入钻好的孔中，孔内的空隙采用细集料或棉花填充，在孔口处使用软橡胶塞将孔口封闭；步骤4:根据实测路面温度场或者有限元模拟温度场确定不同深度处的控制温度，以浙青路表面的实测或计算温度为空气浴恒温温度。将准备好的试件置于恒温的空气浴中，记录各深度控制温度达到的时间和结束时间，统计出不同深度温度到达时间和结束时间的最小公共区间，作为后续永久变形试验的控制时间，控制温度的波动范围为±l°c。步骤5:当保温时间达到最小公共区间的起始时间时，迅速将试件取出并进行永久变形试验。最小公共区间的起始时间为永久变形试验的开始时间，最小公共区间的结束时间为试验结束时间或者试验数据分析所取结束时间。将全厚度浙青混凝土试件放置在试验底座上，试验过程中施加一轴向荷载，荷载波形可根据研究需要设置，上压头直径为80.6mm，在压头顶部安放两个位移传感器测试轴向变形。作为优选，所述步骤I中试件直径为150±2mm，各面层试件高度可根据路面实际厚度或者设计资料确定，所述乳化浙青用量为350g/m2。所述全厚度浙青混凝土试件表面每隔2cm钻孔,孔直径为5mm,深度为75mm。作为优选，所述步骤2中隔热涂料第一层厚度为0.3mm，在烘箱25°C鼓风环境下固化36h,第二层厚度为0.5mm,在烘箱25°C鼓风环境下固化48h。所述岩棉管内径为150mm,外径155mm,高度比浙青混凝土试件的总高度增加5_。作为优选,所述步骤5中施加的轴向荷载中上压头直径为80.6_。本专利技术的有益效果:首先本专利技术涉及的永久变形试验方法所用的试件能体现浙青路面面层总体厚度，试验结果能够直观地反映出不同路面结构组合的高温性能差异；其次本专利技术涉及的永久变形试验方法实现了混凝土不同深度处温度场的模拟，试验过程中浙青混凝土的温度环境与路面实际状态更为接近；再次，压头之外的混凝土能够提供随材料和温度不同而变化的侧向约束，能够模拟路面中浙青混凝土的实际受力状态；最后，本专利技术所需试验设备较为简单，只需要能施加轴向力的动力设备和位移传感器，设备的要求低利于本试验方法的推广使用。附图说明图1为本专利技术浙青混凝土试件温度场室内模拟方法的示意图；图2为本专利技术永久变形试验方法的示意图。具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步说明。如图1和2所示:一种浙青面层结构室内环境模拟与高温变形试验方法，包括以下步骤:步骤1:分别成型上中下面层浙青混凝土试件，要求试件直径为150±2mm，各面层试件高度可根据路面实际厚度或者设计资料确定，每层材料之间通过乳化浙青粘结，乳化浙青用量为350g/m2。在形成的全厚度浙青混凝土试件I表面每隔2cm钻孔，孔直径为5mm，深度为75_。步骤2:在试件的底部和侧面分两层涂刷隔热涂料，第一层厚度为0.3mm，在烘箱25°C鼓风环境下固化36h,第二层厚度为0.5mm,在烘箱25°C鼓风环境下固化48h。在试件外部紧覆一层岩棉管2，要求岩棉管2内径为150mm，外径155mm，高度比浙青混凝土试件的总高度增加5mm,在与浙青混凝土试件对应的位置开孔。步骤3:将温度传感器3装埋入钻好的孔中，孔内的空隙可以采用细集料或棉花等材料填充，在孔口处使用软橡胶塞将孔口封闭。步骤4:根据实测路面温度场或者有限元模拟温度场确定不同深度处的控制温度，以浙青路表面的实测或计算温度为空气浴恒温温度。将准备好的试件置于恒温的空气浴中，记录各深度控制温度达到的时间和结束时间，统计出不同深度温度到达时间和结束时间的最小公共区间，作为后续永久变形试验的控制时间，控制温度的波动范围为±l°c。步骤5:当保温时间达到最小公共区间的起始时间时，迅速将试件取出并进行永久变形试验。最小公共区间的起始时间为永久变形试验的开始时间，最小公共区间的结束时间为试验结束时间或者试验数据分析所取结束时间。将全厚度浙青混凝土试件I放置在试验底座6上，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沥青面层结构室内环境模拟与高温变形试验方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：分别成型上中下面层沥青混凝土试件，每层材料之间通过乳化沥青粘结，在形成的全厚度沥青混凝土试件表面钻孔；步骤2：在试件的底部和侧面分两层涂刷隔热涂料，两层隔热涂料分别在烘箱鼓风环境下固化；在试件外部紧覆一层岩棉管，在与沥青混凝土试件对应的位置开孔；步骤3：将温度传感器装埋入钻好的孔中，孔内的空隙采用细集料或棉花填充，在孔口处使用软橡胶塞将孔口封闭；步骤4：根据实测路面温度场或者有限元模拟温度场确定不同深度处的控制温度，以沥青路表面的实测或计算温度为空气浴恒温温度，将准备好的试件置于恒温的空气浴中，记录各深度控制温度达到的时间和结束时间，统计出不同深度温度到达时间和结束时间的最小公共区间，作为后续永久变形试验的控制时间，控制温度的波动范围为±1℃；步骤5：当保温时间达到最小公共区间的起始时间时，迅速将试件取出并进行永久变形试验，最小公共区间的起始时间为永久变形试验的开始时间，最小公共区间的结束时间为试验结束时间或者试验数据分析所取结束时间，将全厚度沥青混凝土试件放置在试验底座上，试验过程中施加一轴向荷载，荷载波形可根据研究需要设置，上压头直径为80.6mm，在压头顶部安放两个位移传感器测试轴向变形。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：顾兴宇，袁青泉，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：