[發明專利]一種瀝青混合料水穩定性試驗裝置及試驗方法

在審

• 申請號: 201610200891.4
• 申請日: 2016-03-31
• 公開（公告）號: CN105651631A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 彭剛;張翛;張艷聰
• 申請（專利權）人: 山西省交通科學研究院;山西交科公路勘察設計院
• 主分類號: G01N3/36
• 分類號: G01N3/36
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 余曉雪;王敏鋒

技術領域

本發明屬于公路工程瀝青混合料性能檢測領域，涉及一種水穩定性試驗裝 置，尤其涉及一種瀝青混合料水穩定性試驗裝置及試驗方法。

背景技術

在高速公路建設中，瀝青路面由于其表面平整、耐磨行駛舒適，施工周期 短，養護維修簡便，以及良好的力學性能等優勢，在當前高速公路建設中占有 很大的份額，如美國的公路93％為瀝青路面，日本的瀝青路面占高速公路的 94％，我國目前修建的高速公路90％以上采用瀝青路面。為了使瀝青路面具有良 好的使用性能，必須要求瀝青混合料有良好的抗水損害的能力即水穩定性。

所謂瀝青路面的水損害，是指瀝青路面在水或凍融循環以及汽車車輪動態 荷載的協同作用下，進入路面空隙中的水不斷產生動水壓力或真空負壓抽吸的 反復循環作用，水分逐漸滲入瀝青與集料的界面上，使瀝青的粘附性降低并逐 漸喪失粘結力，瀝青膜從石料表面脫落，瀝青混合料掉粒、松散繼而形成瀝青 路面的坑槽、推擠變形等損害的現象。

瀝青混合料的水損害評價的方法有很多，包括瀝青與礦料的粘附性試驗和 混合料的水穩定性試驗。總的來說，瀝青混合料的水穩定性最終是由浸水條件 下瀝青混合料的物理力學的性能降低的程度來表示。評價方法有三個關鍵點： 1)混合料的試件條件，如成型的方法、空隙率等；2)浸水與模擬浸水的實驗 條件，包括溫度、時間、循環次數等；3)采用哪種指標來評價。

目前，水穩定性評價一般基于凍融循環試驗方法，例如美國的路特曼試驗 等。我國借鑒了美國的試驗方法提出了凍融循環劈裂試驗。

凍融循環的特點如下：先將瀝青混合料浸泡在水中，進行抽真空，使水能 夠快速的進入孔隙中；再將試件放入-18℃的冰箱中進行冷凍處理；最后將試件 放入60℃的恒溫水浴中一段時間，完成凍融循環。凍融循環主要是模擬溫度對 瀝青混合料強度的影響，這種試驗方法即符合我國北方氣候寒冷的特點，又適 合南方多雨潮濕的實際路面工作環境，但是沒有考慮到車輪碾壓過程中，瀝青 混合料的水穩定性受到水、溫度與車輪碾壓造成的動態壓力的綜合影響，導致 試驗結果與實際路面效果的相關性較差。因此，用來評價瀝青混合料水穩定性 的試驗方法，應該能模擬行車與環境耦合作用下綜合作用。

通過上述分析，凍融循環在實際路面水損壞的模擬上存在很大的缺陷，造 成試驗結果與實際應用效果的不一致性。

此外，公開號是CN104515846A的發明申請文件中公布了一種瀝青混合料水 穩定性試驗裝置，具有模擬瀝青混合料中動水壓力對試件的作用，但其作用原 理為通過增大或減小密閉容器內的氣壓而激發水壓力間接實現對試件的動水壓 力，其提供的水壓力為靜壓，不能有效模擬車輛荷載作用于瀝青路面時，瀝青 面層內的水分對混合料“吸入—擠出”的沖刷過程，且在減小氣壓時，容器內 的水分對試件的負壓影響很小，無法有效模擬車輪荷載離開路面時，水分對瀝 青混合料的真空負壓抽吸作用。

總之，上述試驗裝置均是評價瀝青混合料水穩定性能，無法模擬該路面材 料處于實際工作環境中，進入路面空隙中的水不斷產生動水壓力或真空負壓抽 吸的反復循環作用，即不能有效模擬該路面結構材料的實際工作狀態。

發明內容

為了解決背景技術中存在的上述技術問題，本發明提供了一種可以模擬行 車荷載與氣候條件協同作用的瀝青混合料水穩定性試驗裝置及其試驗方法，以 克服現有水穩定性評價方法與實際路面工作條件的不一致性。該方法不僅考慮 了環境因素對瀝青混合料的水穩定性的影響，而且還考慮到了車輪荷載對進入 瀝青混合料的水產生的動水壓力與真空負壓抽吸的反復循環的作用，使試驗結 果與實際應用效果有更好的相關性，試驗評價方法更加有效、可靠。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種瀝青混合料水穩定性試驗裝置，其特征在于：所述瀝青混合料水穩定 性試驗裝置包括基座、交替正負壓容器以及活塞驅動裝置；所述交替正負壓容 器包括沖刷筒、導管、置樣臺以及活塞；所述沖刷筒呈圓柱筒形；所述置樣 臺置于沖刷筒內部并將沖刷筒自上而下依次分為沖刷筒A腔以及沖刷筒B腔； 所述沖刷筒A腔通過設置在沖刷筒外部的導管與沖刷筒B腔相貫通；所述活塞 置于沖刷筒A腔中并在沖刷筒內部自如滑動；待測試試件置于置樣臺上；所 述沖刷筒A腔以及沖刷筒B腔充滿水；所述交替正負壓容器固定設置在基座 上；所述活塞驅動裝置與活塞相連并驅動活塞在沖刷筒內部做垂直往復運 動。