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        AC-13型瀝青混合料劈裂強度在室溫下快速測定研究

        2016-11-03 08:19:38靳樹平
        甘肅科技 2016年12期
        關(guān)鍵詞:研究

        靳樹平

        (甘肅興隴工程監(jiān)理咨詢有限公司,甘肅 蘭州730000)

        AC-13型瀝青混合料劈裂強度在室溫下快速測定研究

        靳樹平

        (甘肅興隴工程監(jiān)理咨詢有限公司,甘肅 蘭州730000)

        瀝青混合料劈裂強度直接影響著瀝青路面的路用性能和使用壽命,并關(guān)系到路面的維修應用。為了控制施工現(xiàn)場混合料劈裂強度值,并實現(xiàn)現(xiàn)場實驗室快速檢測,在本次研究中以不同空氣浴養(yǎng)生試件模擬現(xiàn)場試驗室溫度環(huán)境測試其劈裂強度值與標準試驗15℃劈裂強度作對比,得出快速檢測的數(shù)值公式。

        瀝青混合料;15℃劈裂強度;擬合函數(shù)

        瀝青混合料強度直接影響著瀝青路面的路用性能和使用壽命,并關(guān)系到路面的維修應用[1]。瀝青混合料強度不足,路面極易發(fā)生破壞。就瀝青路面的溫縮裂縫而言,裂縫的發(fā)生于瀝青混合料的低溫抗裂性能直接相關(guān),故控制瀝青混合料的質(zhì)量對于減少和防止溫縮裂縫的發(fā)生有著極為重要的意義。

        自20世紀60年代加拿大率先對瀝青混凝土面層的低溫收縮開裂以來,路面抗裂與材料低溫性能指標一直是國際道路學術(shù)界的重要研究內(nèi)容[2]。到目前為止,國內(nèi)外也研究出測定許多瀝青混合料低溫抗裂性能的試驗方法,主要包括:等應變加載破壞試驗(間接拉伸試驗、彎曲、壓縮試驗)、直接拉伸試驗、彎曲拉伸蠕變試驗、受限試件溫度應力試驗、三點彎曲J積分試驗、CN積分試驗、收縮系數(shù)試驗、應力松弛試驗等[3]。目前我國在《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》JTGE20-2011中將劈裂試驗(間接拉伸試驗)、收縮系數(shù)試驗和彎曲蠕變試驗作為標準的評定方法。但在道路現(xiàn)場一般采用劈裂試驗對瀝青混合料低溫抗裂性能進行檢測。故對于在建道路,探討如何在現(xiàn)場實驗室快速檢測瀝青混合料劈裂強度對控制瀝青混合料的質(zhì)量有著重要意義。

        1 試驗方案

        依據(jù) 《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》JTGE20-2011中瀝青混合料劈裂試驗 (T0716-2011),劈裂試驗要將試件在15±0.5℃浸泡不少于1.5h或恒溫空氣箱不少于6h。這個試驗條件對于現(xiàn)場試驗室檢測來說是很漫長的。

        為了提高現(xiàn)場試驗室檢測瀝青混合料劈裂強度的效率,本次基于室內(nèi)試驗,模擬現(xiàn)場室內(nèi)溫度在室溫下直接測試瀝青混合料劈裂強度并與試驗規(guī)程中要求的試驗條件下測定的值進行對比。

        2 試驗結(jié)果分析

        本次研究采用AC-13型瀝青混合料。原材料各項指標均符合道路使用要求。本次研究按照標準方法制作了雙面各擊實75次的馬歇爾試件,每組4個試件,然后分別進行不同試驗溫度(空氣?。┑呐褟姸仍囼?。試驗結(jié)果見表1。

        表1 不同試驗溫度(空氣?。┡褟姸仍囼灲Y(jié)果

        根據(jù)試驗結(jié)果繪制出瀝青混合料劈裂強度的擬合溫度曲線(指數(shù)、對數(shù)、線性函數(shù)),擬合函數(shù)具體信息見表2。

        表2 AC-13型瀝青混合料劈裂強度與溫度擬合曲線

        通過三種函數(shù)擬合發(fā)現(xiàn),指數(shù)函數(shù)的相關(guān)性最好,擬采用該指數(shù)函數(shù)進行擬合分析。

        圖1 AC-13型瀝青混合料劈裂強度與溫度曲線

        從圖1可以看出,AC-13型瀝青混合料劈裂強度值隨著溫度的升高而逐漸降低,降幅是由大變小。主要是因為隨著溫度的升高,瀝青的粘度降低以及瀝青與集料粘結(jié)力降低,導致劈裂強度的降低。對于溫度達30℃以上,劈裂強度與溫度的關(guān)系曲線趨于平緩,降幅很小,主要是因為溫度達到一定值后,瀝青粘度以及瀝青與集料粘結(jié)力基本不能抵抗劈裂的剪切力,只有集料之間的嵌擠作用來抵抗剪切力。

        根據(jù)其變化趨勢,用指數(shù)函數(shù)擬合,得出了AC-13型瀝青混合料劈裂強度值與溫度的函數(shù)關(guān)系:

        Y=5.719e-0.07X

        R2=0.996

        Y─劈裂強度/MPa

        X─溫度/℃

        R2─相關(guān)系數(shù)

        由相關(guān)系數(shù)可知,擬合出來的曲線與實際關(guān)系具有良好的相關(guān)性,對于不同材料的瀝青混合料有著不同的函數(shù)關(guān)系,但基本趨勢是一致的。因此把本次擬合曲線簡化為:

        Y=a2ebX

        a,b─材料系數(shù)

        由于規(guī)范上要求以15℃劈裂強度為參考值,在本次研究中對于15℃水浴養(yǎng)生和15℃空氣養(yǎng)生測試結(jié)果(2.066/2.046)作了對比,兩者結(jié)果基本一致。故在本次研究中以其他溫度的劈裂強度與15℃空氣浴養(yǎng)生劈裂強度的比值與溫度的關(guān)系進行曲線擬合。結(jié)果見表3,如圖2所示。

        表3 不同空氣溫度與15℃空氣浴劈裂強度比值

        圖2 不同空氣溫度與15℃空氣浴劈裂強度比值

        擬合結(jié)果表明:不同溫度劈裂強度與15℃劈裂強度的比值與溫度有著良好的指數(shù)函數(shù)曲線關(guān)系。

        3 結(jié)論

        由以上試驗及其數(shù)據(jù)分析可知,瀝青混合料劈裂強度隨著溫度的身高而降低,并把保持著良好的指數(shù)函數(shù)關(guān)系,為了提高現(xiàn)場試驗室檢測劈裂強度的效率,本次研究建議以室內(nèi)不同溫度劈裂強度與15℃劈裂強度的比值來換算瀝青混合料的15℃劈裂強度值。換算公式如下:

        R15=RT/A

        R15─15℃劈裂強度/MPa

        RT─溫度為T時的劈裂強度

        A─相關(guān)系數(shù)

        針對相關(guān)系數(shù)可根據(jù)瀝青粘度曲線、瀝青與集料粘附性等作為參考,同時以本次試驗研究中不同溫度劈裂強度與15℃劈裂強度的比值作為參考值,可采取A=2.768e-0.07T計算得出。

        同時,寄希望于實際工程經(jīng)驗,結(jié)合甘肅本地區(qū)特點,在以后的研究中多研究一些因素,得出不同瀝青混合料劈裂強度的快速檢測方法。

        [1]彭勇,孫立軍.瀝青混合料劈裂強度的影響因素[J].吉林大學學報(工學版),2007,37(6).

        [2]賈敬鵬.高性能瀝青混合料低溫抗裂性能研究[D].重慶∶重慶交通大學,2008.

        [3]沈金安.瀝青及瀝青混合料路用性能[M].北京∶人民交通出版社,2011.

        [4]公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程[S].JTGE20-2011.

        P632+.6

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