專利名稱：級配碎石車轍試驗方法
技術領域：
本發明適用于公路工程技術領域，具體涉及一種級配碎石混合料的抗變形、 抗松散能力的試驗方法。
背景技術：
—級配碎石作為路面基層或底基層，在面層施工前，需要承受施工車輛直
接的行車荷載作用，因此應具有較強的抗松散和抗變形性能；面層施工后， 作為基層或底基層，需要承受行車荷載通過面層傳遞到基層或底基層的應 力，因此應具有較高的強度和抗變形能力。
目前，國內外對級配碎石性能的室內試驗評價方法，主要包括CBR(承 載比)強度試驗方法、三軸試驗方法。
CBR試-瞼方法簡單，適用于評價土或級配碎石強度的試-驗方法，但該 方法采用的試4莫內徑152mm，貫入桿直徑50mm,試-驗過程中，直徑50mm 的貫入桿以 一 定的速度垂直向下貫入級配碎石試件。
三軸試驗方法是制備圓柱體式樣，每個樣確定不同的周圍壓力，再在其 垂直方向施加均布的壓力增量，使軸向壓力逐漸增大，直到軸向壓力達到某 一數值，以此計算式樣材料的凝聚力和內摩擦角，其試驗方法復雜，三軸試 驗機價格也比較昂貴。
而無論是CBR試驗方法還是三軸試驗方法，其測試結果均不能反應級 配碎石在實際工況下的受力狀況，因為級配碎石作為路面基層或底基層，在 行車荷載作用下其承受的豎向應力、水平應力和剪應力在數值和方向上都是 動態變化的，正是由于這種應力方向上的動態變化，級配碎石粒料之間的嵌 擠狀況也會發生相應的改變，從而增加級配碎石基層顆粒之間發生滑移的可能。現有的方法施加的荷載都是由上向下的垂直壓應力，不能;t莫擬級配碎石 在實際工況下的受力狀況；同時，由于152mm的鐵質試沖莫對級配碎石有剛 性約束作用，級配碎石承受的側限比實際工況大很多，因此其測試結果不能 反應級配碎石在實際工況下的受力狀況；三軸試驗采用液壓或氣壓三軸室為 級配碎石試件提供側向圍壓，但此時提供的圍壓通常是固定不變，其約束是 由液體或氣體提供的主動約束。但在實際工況下，級配碎石承受的側向壓力 是不斷變化的，其側向壓力是由受壓體周圍的級配碎石提供，是一種因變形 而產生的被動約束，也不能反應級配碎石在實際工況下的受力狀況。
而車轍試驗機是目前用于檢測路面穩定度的儀器，在公告授權號為 CN2357036Y的中國實用新型專利說明書和公開號為CN 101281190Y的中 國發明專利公布說明書等文獻中均有記載，目前沒有將車轍試-驗機用于檢測 級配>^石抗變形能力的方法。
發明內容
有鑒于此，為了解決上述問題，為此，本發明提出一種級配碎石車轍試 驗方法，準確測定級配碎石材料的抗松散、抗變形能力。
本發明的目的是這樣實現的級配碎石車轍試驗方法，包括如下步驟
1) 將級配碎石板狀試件進行預處理；
2) 將步驟l)預處理后的級配碎石板狀試件在車轍試驗機中進行試驗，記 錄級配碎石板狀試件變形數據；
4)取兩個時刻V ^的變形數據通過下式進行運算，獲得級配碎石板狀試 件的動穩定度
"2 一 4 '
式中"S為級配碎石板狀試件在時間^ ^內的動穩定度，單位次/,; 4為級配碎石板狀試件在時刻^的變形量，單位mm;《為級配碎石板狀試件在時刻^的變形量，單位mm; W為車轍試驗機中試驗輪往返碾壓速度，單位次/min。
進一步，所述步驟1 )具體包括如下步驟
11) 級配碎石板狀試件成型后，在室溫下放置4~5h，待級配碎石表面 風干后，在級配碎石表面涂刷一層改性乳化瀝青或其它膠結料，涂刷寬度為 10 ~ 15cm寬，涂刷位置為試驗輪碾壓處；
12) 在室溫下放置12~24h,待乳化瀝青破乳后，將級配碎石上放置多 孔壓才反，然后放入水中浸泡；
13) 浸泡24h后，將級配石年石試件取出，在室溫下^L置至沒有自由水流
出；
進一步，所述級配碎石板狀試件長度300-600mm,寬200-400mm,厚 50-150讓；
進一步，所述級配碎石板狀試件長度450mm，寬300mm，厚100mm;
進一步，車轍試驗機的試驗輪為橡膠制的實心或充氣輪胎；
進一步，車轍試驗機的試驗輪為橡膠制的實心輪胎，外徑200mm,輪寬 50mm,橡膠厚度15mm,橡膠的國際標準硬度在氣溫20'c時為84 ± 4;
進一步，步驟2)中，試—驗輪行走距離為230士10mm,往返碾壓速度為42±1 次/min，試驗輪接地壓強接地壓強0.7土0.05Mpa;
進一步，車轍試驗的溫度控制在5。c 30。c;
進一步，車轍試驗的溫度控制在20。c;
進一步，對同一級配隨時混合料，至少平行試驗3 ~ 5個級配碎石板狀試件。
本發明相對于現有技術，具有如下優點采用車轍試驗機模擬汽車的行車 荷載作用，可以更好地模擬級配碎石基層或底基層在實際行車荷載作用下應力 的動態變化及其引起的級配碎石粒料間嵌擠狀態變化；在進一步的技術方案中， 設置尺寸適合的級配碎石板狀試件，使級配碎石的壓實更為均勻，并可降低了 側向鋼板的側向約束作用和尺寸效應，可以更好地模擬實際工況中的被動約束作用，即試驗輪下方受壓體的側向壓力由受壓體周圍的級配碎石提供，是一種 因變形而產生的被動約束。
本發明的其他優點、目標，和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行 闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是 顯而易見的，或者可以從本發明的實踐中得到教導。本發明的目標和其他優點 可以通過下面的說明書，權利要求書，以及附圖
中所特別指出的結構來實現和
A <曰狄付。
具體實施例方式
以下將對本發明的優選實施例進行詳細的描述。
本實施例的級配碎石車轍試-瞼方法，包括如下步驟
I) 將級配碎石板狀試件進行預處理，具體包括如下步驟
II) 級配碎石板狀試件成型后，在室溫下放置4~5h, -降級配碎石表面 風干后，在級配碎石表面涂刷一層改性乳化瀝青，涂刷寬度為10 15cm寬， 涂刷位置為試驗輪碾壓處；改性乳化瀝青可在碾壓過程中防止集料飛散。
12) 在室溫下放置12~24h,待乳化瀝青破乳后，將級配碎石上放置多 孔壓板，然后放入水中浸泡；
13) 浸泡24h后，將級配碎石取出，在室溫下放置至沒有自由水流出；
2) 將步驟1)預處理后的級配碎石板狀試件在車轍試驗^L中進行試驗，記 錄級配碎石板狀試件變形數據，車轍試驗機內的溫度控制在20°c;所述車轍試 驗機可在現有的車轍試驗機上根據需要略做改進，試驗輪釆用橡膠制的實心輪 胎，外徑200mm，輪寬50mm，橡膠厚度15mm,橡膠硬度(國際標準硬度) 在氣溫20。C時為84 ±4，試驗輪行走距離為230士10mm,往返碾壓速度為42±1 次/min,試驗輪接地壓強接地壓強0.7 ± 0.05MPa;
3) 取兩個時刻、/2的變形數據通過下式進行運算，獲得級配碎石板狀試 件的動穩、定度<formula>formula see original document page 8</formula>式中為級配碎石板狀試件在時間A ~ ^內的動穩定度，單位次/mm;
《為級配碎石板狀試件在時刻r'的變形量，單位mm;
《為級配碎石板狀試件在時刻^的變形量，單位mm; W為車轍試驗機中試驗輪往返碾壓速度，單位次/min。 對同一級配隨時混合料，至少平行試驗5個級配碎石板狀試件，記錄第一 小時和第二小時的動穩定度和累積變形量，具體的，選擇45min(t。、 60min (t2)、 105min(t3)、 120min (t4)時的車轍變形d!、 d2、 d3和dt，精確至0.01mm， 通過下式進行運算
<formula>formula see original document page 8</formula>式中"&為級配碎石板狀試件在ih內的動穩定度，單位次/mm;
D&為級配碎石板狀試件在2h內的動穩定度，單位次/mm; 《為級配碎石板狀試件在45min時的變形量，單位mm; 《為級配碎石板狀試件在60min的變形量，單位mm; "3為級配碎石板狀試件在105min的變形量，單位mm;
《為級配碎石板狀試件在120min的變形量，單位mm; W為車轍試驗機中試驗輪往返碾壓速度，單位次/min。 所述級配碎石板狀試件通過如下方式制備 A)將級配碎石各檔集料烘干；
B )按配比配置級配碎石混合料，拌勻后悶料12h 24h備用； C)在試才莫上裝好試模框架，以制備450mm,寬300mm,厚100mm 的級配碎石板狀試件為例，所述試模由高碳鋼或工具鋼制成，試模內部尺寸為長450mm,寬300mm,高100mm，所述試模套框為鋼制方框，其內壁尺 寸為長450mm,寬300mm,高50mm，試才莫套框內表面和上下表面光滑平 順，能緊密貼合于試模之上；將步驟B)所得的級配碎石混合料倒入平底盆， 將平底盆中的級配碎石混合料均勻拌和，由邊至中按順序轉圈裝入試模，試模 中部的碎石混合料厚度大于四周的厚度；
D) 取下試模框架，用小型擊實錘將試模中的級配碎石混合料由邊至中轉 圈夯實一遍，整平成凸圓弧形；
E) 將盛有級配碎石混合料的試模置于輪碾機的輪碾平臺上，啟動輪碾機 進行碾壓，直到碾壓后試件干密度達到標準密實度100± 1%,制得級配碎石板 狀試件。所述輪碾機使用現有的輪碾機，碾壓前，調整輪碾載荷為9kN,輪碾 線載荷為300N/cm,以真實模擬現實工程中的壓實效果。
采用輪碾方法成型試件，與實際工程接近，試驗結果也更貼近實際情況。 以上所述僅為本發明的優選實施例，并不用于限制本發明，顯然，本領 域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和 范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技 術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1.級配碎石車轍試驗方法，其特征在于，包括如下步驟1)將級配碎石板狀試件進行預處理；2)將步驟1)預處理后的級配碎石板狀試件在車轍試驗機中進行試驗，記錄級配碎石板狀試件變形數據；4)取兩個時刻t1、t2的變形數據通過下式進行運算，獲得級配碎石板狀試件的動穩定度<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>DS</mi> <mn>1</mn></msub><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>t</mi><mn>2</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub><mi>t</mi><mn>1</mn> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>×</mo><mi>N</mi> </mrow> <mrow><msub> <mi>d</mi> <mn>2</mn></msub><mo>-</mo><msub> <mi>d</mi> <mn>1</mn></msub> </mrow></mfrac><mo>;</mo> </mrow>]]></math></maths>式中DS1為級配碎石板狀試件在時間t1～t2內的動穩定度，單位次/mm；d1為級配碎石板狀試件在時刻t1的變形量，單位mm；d2為級配碎石板狀試件在時刻t2的變形量，單位mm；N為車轍試驗機中試驗輪往返碾壓速度，單位次/min。
2. 根據權利要求1所述的級配碎石車轍試驗方法，其特征在于所述步驟1) 具體包括如下步驟11) 級配碎石板狀試件成型后，在室溫下放置4~5h，待級配碎石表面 風干后，在級配碎石表面涂刷一層改性乳化瀝青或其它膠結料，涂刷寬度為 10 ~ 15cm寬，涂刷位置為試驗輪碾壓處；12) 在室溫下放置12~24h，待乳化瀝青破乳后，將級配碎石上放置多 孔壓板，然后放入水中浸泡；13) 浸泡24h后，將級配碎石試件取出，在室溫下》丈置至沒有自由水流出。
3. 根據權利要求1至2中任一項所述的級配碎石車轍試驗方法，其特征在 于所述級配石爭石板狀試件長度300-600mm,寬200-400mm,厚50-150mm。
4. 根據權利要求3所述的級配碎石車轍試驗方法，其特征在于所述級配碎石板狀試件長度450mm，寬300mm,厚100mm。
5. 根據權利要求4所述的級配碎石車轍試驗方法，其特征在于車轍試驗 機的試驗輪為橡膠制的實心或充氣輪胎。
6. 根據權利要求5所述的級配碎石車轍試驗方法，其特征在于車轍試驗 機的試驗輪為橡膠制的實心輪胎，外徑200mm,輪寬50mm,橡膠厚度15mm， 橡膠的國際標準石更度在氣溫20。C時為84 ± 4。
7. 根據權利要求6所述的級配碎石車轍試驗方法，其特征在于步驟2 )中， 試驗輪行走距離為230士10mm,往返碾壓速度為42±1次/min，試驗輪接地壓強 接地壓強0.7士0.05MPa。
8. 根據權利要求1所述的級配碎石車轍試驗方法，其特征在于車轍試驗 的溫度控制在5'c 30。c。
9. 根據權利要求8所述的級配碎石車轍試驗方法，其特征在于車轍試驗 的溫度控制在20。c。
10. 根據權利要求1所述的級配碎石車轍試驗方法，其特征在于對同一級 配隨時混合料，至少平行試驗3 ~ 5個級配碎石板狀試件。
全文摘要
本發明提出一種級配碎石車轍試驗方法，由于采用車轍試驗機模擬汽車的行車荷載作用，可以更好地模擬級配碎石基層或底基層在實際行車荷載作用下應力的動態變化及其引起的級配碎石粒料間嵌擠狀態變化，因此能準確測定級配碎石材料的抗松散和抗變形能力，包括如下步驟1)將制備的級配碎石板狀試件進行預處理；2)將步驟1)制備的級配碎石板狀試件在車轍試驗機中進行試驗，記錄級配碎石板狀試件變形數據；3)取兩個時刻t<sub>1</sub>、t<sub>2</sub>的變形數據通過下式進行運算，獲得級配碎石板狀試件的動穩定度、變形量或相對變形量。
文檔編號G01N3/14GK101551314SQ20091010382
公開日2009年10月7日 申請日期2009年5月11日 優先權日2009年5月11日
發明者剛 周, 周進川, 文 常, 巍 譚, 陳天泉 申請人:招商局重慶交通科研設計院有限公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
