基于路面芯样的沥青混合料结构类型的评价方法

摘要

本发明的基于路面芯样的沥青混合料结构类型的评价方法，具体步骤为：沥青路面芯样高度的测定；燃烧路面芯样，获得粗集料；干捣实法成型试样及试样高度的测定：将粗集料用干捣实法成型试样，试样直径与路面芯样的直径相同；沥青混合料结构类型的评价：当路面芯样高度小于等于试样高度时，沥青混合料为骨架型结构；当路面芯样高度大于试样高度时，沥青混合料为悬浮型结构。本发明在路面施工完成后，通过钻芯取样评价沥青混合料的结构类型，弥补了现有规范的不足，便于对沥青路面的施工质量与设计的符合性进行检验，有利于控制路面施工质量，延长路面使用寿命。

说明书

技术领域

本发明涉及沥青混合料性能的检测技术，具体涉及基于路面芯样的沥青混合料结构类型的评价方法。

背景技术

沥青混合料的结构类型分为骨架型和悬浮型。其中骨架型沥青混合料包括：沥青马蹄脂碎石混合料SMA、排水式沥青稳定碎石混合料ATPB、大孔隙开级配排水式沥青磨耗层OGFC等。结构类型对混合料的性能影响显著。

现行《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）“表5.3.3-3 SMA混合料马歇尔试验配合比设计技术要求”中要求粗集料骨架空隙率VCA_mix不大于VCA_DRC，也即对混合料的结构类型提出了要求。但是，该规范“表11.5.1-1 公路热拌沥青混合料路面交工检查与验收质量标准”中无上述对粗集料骨架空隙率VCA_mix的技术要求，也即无对混合料结构类型的验收标准。因此，该验收标准不能反映路面摊铺、碾压等工序导致的混合料的变异性，也不能反映施工后的沥青路面与设计技术要求的符合性，难以对沥青路面施工质量进行全面的评价。

发明内容

本发明提供一种基于路面芯样的沥青混合料结构类型的评价方法，以评价施工后沥青混合料结构类型。

本发明的目的通过以下技术方案得以实现：

（1）钻取沥青路面芯样，测定芯样高度

采用现行《公路路基路面现场测试规程》（JTG E60-2008）T0901的方法，沥青路面施工3天后，用钻孔机钻取沥青路面沥青混合料结构层的芯样，芯样直径为20cm，钻孔深度应超过该层混合料厚度1cm，并用切割机将芯样沿不同结构层的结合面锯开，将芯样晾干至恒重后，测定芯样高度H_mix。

（2）燃烧芯样，获得粒径在4.75mm以上的粗集料

将芯样放置于110℃～150℃的烘箱中加热2小时～3小时成松散状芯样，再将松散状芯样放入沥青混合料专用燃烧炉中，燃烧温度为450°C ～550°C，燃烧至连续2分钟芯样质量每分钟损失率小于0.01%时，停止燃烧；待芯样冷却后，筛除粒径小于4.75mm的矿料和燃烧残留物；取剩余粒径在4.75mm以上的粗集料，用于成型试样。

（3）干捣实法成型试样，并测定试样高度

将第（2）步筛余的粒径在4.75mm以上的粗集料一次性装入内径为20cm的容量筒中；用直径为16mm、长为600mm、一端为圆头的钢棒由容量筒的边缘至中部均匀捣实75次；整平试样表面的集料后，测定干捣实成型的试样高度H_DRC。

（4）评价沥青混合料的结构类型

《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）要求沥青马蹄脂碎石混合料SMA的粗集料骨架空隙率VCA_mix小于等于捣实状态下的粗集料松装间隙率VCA_DRC，即应满足式（1）的要求：

                    VCA≤VCA_DRC                            （1）

式（1）被公认为骨架型与悬浮型混合料结构的根本区别，在式（1）两边同时加上粗集料体积V_C，变为式（2）：

                  VCA_mix+ V_C≤VCA_DRC+ V_C                        （2）

而VCA_mix+V_C=V_mix；VCA_DRC+ V_C= V_DRC。

其中，V_mix为混合料的体积；V_DRC为干捣实法成型试样的体积。

由式（2）得：V_mix≤V_DRC。

由于试样与芯样的直径相同，因此，式（1）变为H_mix≤H_DRC。

当路面芯样高度H_mix小于等于干捣实法成型试样的高度H_DRC时，混合料属于骨架型结构；当路面芯样高度H_mix大于干捣实法成型试样的高度H_DRC时，混合料属于悬浮型结构。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

（1）本发明针对施工后的沥青路面进行评价，能够反映路面施工过程的变异性，弥补了现有规范的不足，便于对沥青路面的施工质量与设计要求的符合性进行检验；

（2）本发明通过钻取沥青路面芯样，来评价施工后沥青混合料的结构类型与设计要求的符合性，评价手段简单，容易实现，对路面损坏程度小；

（3）本发明的干捣实法的粗集料成型试样与路面芯样直径相同，通过比较试样与芯样的高度，评价施工后的沥青混合料的结构类型。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不限于此。

实例1  AC-20C沥青混合料结构类型的检测与评价

某高速公路沥青路面为3层式结构，其中，中面层为AC-20C型沥青混合料，施工3天后，按照以下步骤检验混合料的结构类型：

（1）钻取沥青路面芯样，测定芯样高度

采用现行《公路路基路面现场测试规程》（JTG E60-2008）T0901的方法，用钻孔机钻取沥青路面的中面层的芯样，芯样直径为20cm，钻孔深度超过该层混合料厚度2cm，并用切割机将芯样沿下面层的结合面锯开，将芯样晾干至恒重后，测定芯样高度H_mix为6.12cm。

（2）燃烧芯样，获得粒径在4.75mm以上的粗集料

将芯样放置110℃烘箱中加热3小时，至松散状态；再将松散的芯样放入沥青混合料专用燃烧炉中，将燃烧温度设定在450°C，燃烧至连续2分钟芯样质量每分钟损失率为0.0081%时（小于0.01%），停止燃烧。

待芯样冷却后，筛除粒径在4.75mm以下的矿料和燃烧残留物，剩余粒径在4.75mm以上的粗集料，用于成型试样。

（3）用干捣实法成型试样，测定试样高度

将第（2）步粒径在4.75mm以上的粗集料一次性装入内径为20cm的容量筒中；用直径为16 mm、长为600 mm、一端为圆头的钢棒，由边至中均匀捣实75次。整平试样表面的集料后，用游标卡尺测定干捣实成型的试样高度H_DRC为5.25cm。

（4）评价沥青混合料的结构类型

由于路面芯样高度H_mix大于干捣实法成型试样的高度H_DRC，该沥青混合料属于悬浮型结构。

实例2  SMA-16沥青混合料结构类型的检测与评价

某高速公路沥青路面为3层式结构，其中，上面层为SMA-16型沥青混合料，施工3天后，按照以下步骤检验混合料的结构类型：

（1）钻取路面芯样，测定芯样高度

采用现行《公路路基路面现场测试规程》（JTG E60-2008）T0901的方法，用钻孔机钻取沥青路面的上面层的芯样，芯样直径为20cm，钻孔深度超过该层混合料厚度1cm，并用切割机将芯样沿中面层的结合面锯开。

将芯样晾干至恒重后，测定芯样高度H_mix为5.06cm。

（2）燃烧芯样，获得粒径在4.75mm以上的粗集料

将芯样放置150℃烘箱中加热2小时，至松散状态。再将松散的芯样放入沥青混合料专用燃烧炉中，将燃烧温度设定在550°C，燃烧至连续2分钟芯样质量每分钟损失率为0.0092%时（小于0.01%），停止燃烧。

待芯样冷却后，筛除粒径在4.75mm以下的矿料和燃烧残留物，剩余粒径在4.75mm以上的粗集料，用于成型试样。

（3）用干捣实法成型试样，测定试样高度

将第（2）步粒径在4.75mm以上的粗集料一次性装入内径为20cm的容量筒中；用直径为16 mm、长600 mm、一端为圆头的钢棒，由边至中均匀捣实75次，整平试样表面的集料后，用游标卡尺测定干捣实法成型试样的高度H_DRC为5.13cm。

（4）评价沥青混合料的结构类型：

由于路面芯样高度H_mix小于干捣实法成型试样的高度H_DRC，该沥青混合料属于骨架型结构。