[发明专利]一种粗集料嵌挤能力的测试方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及道路工程设计、施工领域，特别是涉及一种粗集料骨架的嵌挤能力测试方法。

背景技术

沥青混合料的强度主要来自两方面：一方面是由沥青对矿料的胶结能力而形成的混合料内聚力，另一方面是由于混合料矿料之间相互嵌挤而形成的内摩擦力。对于粗集料断级配沥青混合料，粒径大于4.75mm以上的粗集料相互之间的嵌挤能力的大小对混合料强度的高低有显著影响。

“嵌挤”能力虽然不是一个严格意义上的力学指标，但对于散粒体堆积结构却十分重要。骨架粗集料颗粒之间的相互“咬合”作用是影响沥青混合料抗剪切性能的重要因素之一，对此虽然存在普遍共识，却始终没有一个量化的指标来进行客观评价。以往有些研究从抵抗变形的角度间接的对粗集料嵌挤能力进行了评价，如经典的CBR方法、单轴贯入法，这两种方法由于实验过程中存在着大量的集料破碎，无法将集料自身强度和嵌挤所形成的抗剪能力区分开来，在实际的沥青路面工作状态下，路面的破坏并非集料的破碎引起，而是由于集料之间的嵌挤不足引起的颗粒位置变化导致的。因此，这两种实验方法作为沥青混合料骨架强度的评价方法存在不合理的地方。另外，抗剪能力的评价最直接的方法是三轴试验和直剪试验，对于松散的粗集料进行三轴试验在操作上具有很大难度，不利于应用，且不易形成与沥青混合料相近的结构状态；而直剪试验方法也存在着合理的垂直压力作用大小确定以及避免集料破碎的问题。因此，针对现状有必要研究一种能够评价集料之间“咬合”和“摩擦”作用力而尽量避免集料破碎消耗抵抗力的实验方法，同时该方法应该允许粗集料在击实功作用下形成一定密实状态，能够与沥青混合料实际使用状态具有相关性，以评价不同组成结构下粗集料混合料的“嵌挤”能力，为骨架-嵌挤型沥青混合料级配设计提供依据。

发明内容

针对上述领域中的不足，本发明提供一种沥青混合料中粗集料嵌挤能力测试方法，该方法采用捣实至一定密实度的粗集料，用圆锥形压头贯入粗集料中，并引入锥入能概念用于评价粗集料的嵌挤能力。

一种粗集料嵌挤能力的测试方法，包括如下步骤：

(1)将粗集料碎石装入刚性试桶中，捣实，

(2)用圆锥形刚性压头以一定的加载速率锥入碎石中，记录锥入深度H以及刚性压头受到的挤力F，

(3)求锥入能W0=∫0HFdh,]]>以此表示粗集料的嵌挤能力。

所述刚性压头贯入位置为刚性试桶的正中央。

所述刚性压头锥入速率为50mm/min。

所述深度H为50mm。

所述刚性压头的圆锥头高度为25mm，圆锥底部直径50mm，圆锥锥角90°。

根据摩尔-库仑准则，散粒体材料的抗剪能力来源于其颗粒之间的内摩擦角，内摩擦角不仅依赖于材料颗粒的几何形态及材质等物理特性，同时其所承受的应力状态和变形的约束条件都会显著的影响该值。研究散粒体集料嵌挤能力的必须是在规定的压实功，规定的侧向约束条件下进行。因此，本方法中将粗集料碎石放置在规定尺寸的刚性试桶中，并对其进行规定次数的捣实，达到一定的密实程度，通过刚性约束使散粒体材料形成强度；另一方面，由于颗粒的破碎一方面将消耗大量的能量，另一方面将导致粗集料混合料的配比改变，对于粗集料混合料嵌挤能力评价的重要问题在于，应该尽量减小集料破碎所消耗的能力，因此，本方法中，用于贯入的刚性压头端部采用圆锥形，这样在锥入过程中，集料的破碎大大减轻，能够更好地反映颗粒之间的嵌挤所起到的抵抗变形的作用。

本发明测试方法的优点及效果：

1)本发明的试验方法通过圆锥形压头锥入试验来评价粗集料级配碎石抵抗变形的能力，有效地避免了以往试验方法中，压入过程中集料破碎严重，导致集料配比变化，无法准确反映设计级配真实性能的缺点。

2)本发明所采用的评价指标为综合考虑了材料变形及受力的能量指标，较之单纯的变形指标能够更全面地反映材料整体性能。

附图说明

图1本发明粗集料测试设备示意图

1-刚性压头，2-粗集料，3-刚性试桶，

图2本发明测试过程中圆锥形刚性压头锥入深度与受力相关示意图。

具体实施方式

测试方法：

1、试验设备和材料

(1)粗集料捣实试验仪；