測(cè)試大空隙瀝青混合料空隙堵塞程度的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種測(cè)試大空隙瀝青混合料空隙堵塞程度的方法，其特征包含如下步驟：首先制備兩份水樣，一份清水，一份懸濁液；然后按照路面設(shè)計(jì)級(jí)配和油石比，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)碾壓成型大空隙瀝青混合料試件，選擇試件三個(gè)側(cè)面和底面涂抹石蠟封住表面空隙，剩余一個(gè)側(cè)面作為排水通道；把試件放置在排水系數(shù)測(cè)試儀中，設(shè)置測(cè)試坡度，先采用清水水樣，測(cè)試試件排水系數(shù)P1，表征試件初始排水能力；然后換用新的試件并采用懸濁液水樣，測(cè)試試件排水系數(shù)P2，表征試件終了排水能力；利用P1與P2計(jì)算出空隙堵塞程度系數(shù)n，用以評(píng)價(jià)大空隙瀝青混合料空隙堵塞程度。本發(fā)明方法能夠科學(xué)地評(píng)價(jià)雨水作用下細(xì)顆粒對(duì)大空隙瀝青混合料空隙堵塞情況，為大空隙瀝青混合料設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
測(cè)試大空隙瀝青混合料空隙堵塞程度的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于瀝青混凝土路面使用性能的檢測(cè)與評(píng)價(jià)領(lǐng)域，具體涉及測(cè)試大空隙瀝 青混合料空隙堵塞程度的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 大空隙瀝青路面面層空隙率在20 %左右，能夠在混合料內(nèi)部形成排水通道將雨水 橫向排出。其優(yōu)點(diǎn)包括（1)能夠?qū)⒂晁疂B入排水功能層，消除造成諸多行車(chē)不利作用的路表 水膜，顯著提高雨天行車(chē)的安全性、舒適性；（2)路面具有多孔結(jié)構(gòu)，可以大幅降低交通噪 音；（3)較大的空隙能夠積蓄較多的熱量，有利于減少路面對(duì)太陽(yáng)光熱量的吸收，避免形成 熱島效應(yīng)。
[0003] 鑒于大空隙路面具有以上諸多優(yōu)點(diǎn)，目前這種路面形式已經(jīng)被許多國(guó)家應(yīng)用。但 是由于大空隙路面本身采用大空隙結(jié)構(gòu)，在使用過(guò)程中空隙容易受到灰塵、輪胎橡膠粉等 顆粒的堵塞，嚴(yán)重影響到大空隙路面的路用性能，使大空隙路面逐漸喪失排水和降噪的效 果，導(dǎo)致排水性面層的使用壽命受到限制。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，國(guó)內(nèi)有學(xué)者提出使用沖刷試驗(yàn)機(jī) 根據(jù)實(shí)際路面上的車(chē)輪荷載作用于路面的壓強(qiáng)沖刷攤鋪有阻塞粉塵的試件上表面，通過(guò)攤 鋪的阻塞粉塵的總質(zhì)量減去被水流帶走的阻塞粉塵的質(zhì)量和上表面殘留的阻塞粉塵的質(zhì) 量得到阻塞于試件內(nèi)部的阻塞粉塵的質(zhì)量。但該方法僅考慮了車(chē)輪荷載作用下引起的混合 料空隙堵塞，未考慮雨水沖刷時(shí)帶入的粉塵造成的空隙堵塞，設(shè)計(jì)不夠完善。另外有學(xué)者提 出一種排水性瀝青混合料空隙衰減程度的評(píng)價(jià)方法，該方法中初始排水系數(shù)表征的是整塊 板狀試件的排水能力，終了排水系數(shù)表征的是切割后含有輪跡試樣的排水能力，然而該方 法中空隙衰減是由于瀝青混合料結(jié)構(gòu)發(fā)生改變引起的，而一般灰塵堵塞不會(huì)導(dǎo)致大空隙瀝 青混合料結(jié)構(gòu)改變，所以該方法在測(cè)試大空隙瀝青混合料空隙堵塞程度方面還是存在不 足。
[0004] 綜上所述，目前關(guān)于測(cè)試大空隙瀝青混合料空隙堵塞程度的方法僅考慮模擬車(chē)輪 壓強(qiáng)摩擦試件，未考慮到由雨水沖刷導(dǎo)致的孔隙堵塞，因此會(huì)導(dǎo)致大空隙瀝青混合料最佳 配合比的設(shè)計(jì)不夠準(zhǔn)確，應(yīng)用到路面后將達(dá)不到預(yù)期效果。因而有必要設(shè)計(jì)出一種考慮到 雨水沖刷作用下導(dǎo)致空隙堵塞的測(cè)試方法，從而與現(xiàn)有方法結(jié)合完善大空隙瀝青混合料最 佳配合比的設(shè)計(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于針對(duì)目前大空隙路面空隙易被灰塵堵塞的問(wèn)題以及現(xiàn)有評(píng)價(jià) 方法的不足，設(shè)計(jì)出一種測(cè)試大空隙瀝青混合料空隙堵塞程度的方法，用于大空隙瀝青混 合料級(jí)配設(shè)計(jì)和路用性能評(píng)價(jià)過(guò)程中，起到減緩大空隙路面空隙堵塞的作用。
[0006] 本方法涉及到的排水系數(shù)測(cè)試儀由蓄水槽和底座組成，蓄水槽的底板設(shè)置若干通 孔，蓄水槽的側(cè)面設(shè)置有泄水孔，所述底座設(shè)置有上底板和下底板，所述上底板和下底板一 端用鉸接連接，另一端設(shè)置有高度調(diào)節(jié)裝置，高度調(diào)節(jié)裝置改變上底板的坡度。
[0007] 測(cè)試大空隙瀝青混合料空隙堵塞程度的方法，包含以下步驟：
[0008] 步驟一:制備兩種水樣各9000g，一份為自來(lái)水水樣，一份為懸濁液水樣。
[0009] 步驟二:根據(jù)路面設(shè)計(jì)級(jí)配和油石比，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)碾壓成型四塊大空隙瀝青混合 料試件，并將每個(gè)試件三個(gè)側(cè)面和一個(gè)底面涂抹石蠟，封住表面空隙，未涂抹石蠟的側(cè)面作 為排水通道，一塊試件用于清水水樣，三塊試件用于懸濁液水樣。
[0010] 步驟三:將一塊試件放入排水系數(shù)測(cè)試儀裝置中，按照路面橫坡情況，通過(guò)高度調(diào) 節(jié)裝置設(shè)置測(cè)試坡度為1 % ;關(guān)閉蓄水槽閥門(mén)，在蓄水槽內(nèi)注入清水水樣3000g，打開(kāi)蓄水槽 閥門(mén)同時(shí)啟動(dòng)計(jì)時(shí)器，記錄時(shí)間t內(nèi)試件排水通道排出的水量，t根據(jù)滲透速度自行調(diào)整。重 復(fù)測(cè)定三次，取三次排水量的平均值作為初始排水量記為他，以初始排水系數(shù)
表征 瀝青混合料初始排水能力。
[0011] 步驟四：換用另一塊試件放入裝置中，按照路面橫坡情況設(shè)置測(cè)試坡度。關(guān)閉蓄水 槽閥門(mén)，在蓄水槽內(nèi)注入懸濁液3000g，打開(kāi)蓄水槽閥門(mén)同時(shí)啟動(dòng)計(jì)時(shí)器，記錄相同時(shí)間t內(nèi) 試件排水通道排出的懸濁液體積。重復(fù)測(cè)定三次，取三次排水量的平均值作為終了排水量 記為N2,以終了排水系數(shù)
表征瀝青混合料終了排水能力。
[0012] 步驟五：用空隙堵塞指數(shù)
表征大空隙瀝青混合料空隙堵塞程度， n越大說(shuō)明瀝青混合料試件空隙堵塞程度越嚴(yán)重。
[0013] 進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟一中懸池液組成為每100g清水中加入0~0.075mm細(xì)粒50g， 0 ? 075~0 ? 15mm細(xì)粒100g，0 ? 15~0 ? 3mm細(xì)粒50g，其中細(xì)粒為壤土。
[0014] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果有：
[0015] (1)設(shè)計(jì)兩種水樣作為對(duì)比，以空隙堵塞程度系數(shù)表征空隙堵塞程度，更形象、直 觀的展現(xiàn)了瀝青混合料雨水作用下空隙的堵塞情況；
[0016] (2)能夠從瀝青混合料的材料和配合比角度，研究影響混合料雨水作用下空隙的 堵塞情況，在道路鋪裝前設(shè)計(jì)合理的路面排水性能與抗堵塞性能；
[0017] (3)可以分析不同外界條件如水流速度、粉塵顆粒粒徑等對(duì)大空隙瀝青路面堵塞 的影響效果，為瀝青混合料的材料和配合比提供合理參考。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1為排水系數(shù)測(cè)試儀裝置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明所述的測(cè)試大空隙瀝青混合料空隙堵塞程度的方法做進(jìn) 一步詳細(xì)描述。
[0020] 圖中包括高度調(diào)節(jié)裝置1，蓄水槽2,試件放置槽3,大空隙瀝青混合料試件4,排水 槽5，排水孔6，鉸軸7，下底板8，上底板9等技術(shù)特征。
[0021]優(yōu)選高度調(diào)節(jié)裝置為螺絲。
[0022] (1)水樣制備
[0023] 首先制備兩種水樣各9000g備用，一種為自來(lái)水，一種為懸濁液，其中懸濁液中每 檔細(xì)粒組成比例如表1所示，細(xì)粒選用壤土。
[0024] 表1每100g水中各檔細(xì)粒含量
[0026] (2)大空隙瀝青混合料板式試件的成型
[0027]在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)碾壓成型4塊大空隙瀝青混合料的試件，試件為板式試件，每塊試件尺 寸為長(zhǎng)300mmX寬300mmX厚50mm，采用的級(jí)配如表2所示，其目標(biāo)空隙率為20%，該瀝青混 合料用于公路上面層，橫坡為1%。按照大空隙瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)方法，由析漏試驗(yàn)和 飛散試驗(yàn)最終確定大空隙瀝青混合料的油石比為4.9%，在常溫下存放24h后脫模。
[0028]表2大空隙瀝青混合料的級(jí)配
[0030] 選擇板狀試件中尺寸三個(gè)300mm X 50mm的矩形面與一個(gè)300mm X 300mm的正方形 面，采用石蠟涂抹于四個(gè)表面，密封混合料表面空隙，未用蠟封的300mmX300mm矩形面作為 路表滲水面，300mm X 50mm的矩形面作為橫向排水面。
[0031 ] (3)排水系數(shù)測(cè)試儀的設(shè)置
[0032] 將圖1中蓄水槽放至裝置的卡槽，將密封好的大空隙瀝青混合料試件放入排水系 數(shù)測(cè)試儀的試件放置槽，根據(jù)道路橫坡設(shè)計(jì)規(guī)范要求，旋轉(zhuǎn)裝置底座上底板蓄水槽一側(cè)的 螺絲，調(diào)節(jié)上下底板高度差a = 4.72mm，裝置寬度b = 472mm，坡度i = 1 %，上底板所需調(diào)節(jié)高 度a按式(1)計(jì)算。
[0033] a = bXi (1)
[0034] (4)測(cè)定初始排水系數(shù)Pi
[0035]擰緊水頭控制孔處的螺絲釘，將3000g清水加入蓄水槽中，通過(guò)調(diào)節(jié)裝置中蓄水槽 一側(cè)的泄水孔高度調(diào)節(jié)水流強(qiáng)度，打開(kāi)第三個(gè)泄水孔，其距離底版高度為19cm，對(duì)應(yīng)的水流 速度為21.2ml/s ?m2,同時(shí)按下計(jì)時(shí)器，收集從排水孔排出的清水，30s后關(guān)閉第三個(gè)泄水 孔停止收集，用量筒讀取收集水樣體積并記錄。重復(fù)測(cè)定三次分別為：1268ml、1274ml、 1257ml，取三次排水量的平均值得出初始排水量見(jiàn)=1266ml，采用式(2)計(jì)算出初始排水系 數(shù) Pi = 42.21ml/s。
(2)
[0037] (5)測(cè)定終了排水系數(shù)P2
[0038]從排水系數(shù)測(cè)試儀裝置中取出測(cè)定初始排水系數(shù)所用試件，清洗排水系數(shù)測(cè)試 儀。取用另一塊未使用的密封好的試件放入試件放置槽中，將3000g懸濁液加入蓄水槽中， 打開(kāi)第三個(gè)泄水孔同時(shí)啟動(dòng)計(jì)時(shí)器，收集從排水孔排出的懸濁液，30s后關(guān)閉第三個(gè)泄水孔 停止收集，記錄收集的懸濁液體積。取出試件，清洗儀器除去儀器中殘留的細(xì)粒后，再次取 用另一塊未使用的密封好的試件放入試件放置槽中，重復(fù)上述步驟再次測(cè)量收集的懸濁液 體積。總共測(cè)量三次，分別為:726ml、781ml、749ml，取三次體積的平均值得出終了排水量N2 =752ml，以終了排水系數(shù)P2表征瀝青混合料初始排水能力，采用式(3)計(jì)算出P2 = 25.07ml/ So
C3)
[0040] (6)計(jì)算空隙堵塞指數(shù)n
[0041] 根據(jù)測(cè)定的測(cè)定初始排水系數(shù)?:、終了排水系數(shù)P2,采用式(4)計(jì)算出空隙堵塞指 數(shù)n = 40.61%，由結(jié)果可知該瀝青混合料空隙堵塞嚴(yán)重，應(yīng)當(dāng)調(diào)整級(jí)配以滿足排水要求。
(4)
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 測(cè)試大空隙漸青混合料空隙堵塞程度的方法，其特征在于:包含W下步驟： 步驟一:制備兩種水樣各9000g，一份為清水水樣，一份為懸濁液水樣； 步驟二：根據(jù)路面設(shè)計(jì)級(jí)配和油石比，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)娠壓成型四塊大空隙漸青混合料試 件，并在每塊試件的=個(gè)側(cè)面和一個(gè)底面涂抹石蠟，封住表面空隙，未涂抹石蠟的側(cè)面作為 排水通道； 步驟選取步驟二中成型的任一塊試件放入排水系數(shù)測(cè)試儀裝置中，按照實(shí)際路面 橫坡設(shè)置測(cè)試坡度;關(guān)閉水箱閥口，在水箱內(nèi)注入清水水樣3000g，打開(kāi)水箱閥口同時(shí)啟動(dòng) 計(jì)時(shí)器，記錄時(shí)間t內(nèi)試件排水通道排出的水的體積，t為30s~120s;重復(fù)測(cè)定=次，取=次體積的平均值作為初始排水量記為化，W初始排水系I I征漸青混合料初始排水能 力； 步驟四：換用另一塊試件放入排水系數(shù)測(cè)試儀裝置中，按照實(shí)際路面橫坡設(shè)置測(cè)試坡 度，關(guān)閉水箱閥口，在水箱內(nèi)注入懸濁液3000g，打開(kāi)水箱閥口同時(shí)啟動(dòng)計(jì)時(shí)器，記錄與步驟 =所述相同時(shí)間t內(nèi)試件排水通道排出的懸濁液體積;重復(fù)測(cè)定=次，取=次體積的平均值 作為終了排水量記為化，W終了排水系數(shù)I征漸青混合料終了排水能力； 步驟五:用空隙堵塞指數(shù)表征大空隙漸青混合料空隙堵塞程度。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟一中懸濁液組成為每100g清水中加入 0~0.075mm細(xì)粒50g，0.075~0.15mm細(xì)粒100g，0.15~0.3mm細(xì)粒50g，其中細(xì)粒為壤±。
【文檔編號(hào)】G01N15/08GK105910969SQ201610214078
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月7日
【發(fā)明人】殷小晶
【申請(qǐng)人】河海大學(xué)