[发明专利]粒料基层承载力冻融稳定性试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种粒料基层承载力冻融稳定性评价技术，尤其涉及一种粒料基层承载力冻融稳定性试验方法。

背景技术

粒料混合料是指砂砾石、砂卵石、碎石、石渣、石粉等不同粒径颗粒组成的无粘性混合料，不仅具有良好温度稳定性和湿度稳定性，粒料颗粒间嵌锁作用形成的非线性结构层具有较大的承载能力和较强的抵抗疲劳破坏能力，还可以有效吸收裂缝尖端应力，防止半刚性沥青路面早期开裂和反射裂缝的产生。因此，采用优质级配粒料混合料作为沥青路面基层得到了工程界的关注。

修筑在季节性冰冻地区或冰冻地区的公路路面结构，要经受冻融循环的影响，因此，需要对路面材料提出抗冻要求，即经过多个冻融循环后，材料的力学指标应满足的路面结构要求，否则就会影响路面的耐久性。对于设置在薄沥青面层下的粒料基层，受气温影响较大，冻融循环作用较强，其抗冻性能应予以重视。

常用的测定土基回弹模量的方法主要有现场承载板法、贝克曼梁法、换算法、路表弯沉盆反算法(FWD法)、查表法。

现场承载板法虽然适用于在现场土基表面测试其回弹模量，但该方法操作烦琐，费时费力，整个过程为人工操作，受人为因素和环境影响较大、精度低，操作员工作量大，效率低。且现行规范中对于试验应当加载至什么时候结束存在争议，在实际测试中采用不同的最大荷载或最大应变，均可能使测得的结果产生较大的偏差。

贝克曼梁法利用杠杆工作原理，由载重汽车对路面加载通过百分表观测路面回弹弯沉，但该方法所测弯沉是最大回弹弯沉值，测定结果受轮载、轮压和加压时间(行驶速度)影响，由于影响承载能力的变量较多，各测设点的弯沉值会有较大的变异，测定结果往往较难应用于指导路面设计。

路表弯沉盆反算法(FWD法)采用落锤式弯沉仪测量的路基回弹模量值需要复杂的理论计算和程序进行修正；而且落锤式弯沉仪大多为进口国外产品，价格非常昂贵，要求操作人员的技术水平很高，设备维护成本昂贵；其测量数据需要进行动静模量之间的换算，而目前对于换算方法的研究并未形成定论，有待进一步研究；故在要在大范围内推广使用路表弯沉盆反算法是不现实的。

查表法所采用的规范表推荐值主要是根据50年代至70年代末道路施工条件和修筑材料标准确定的公路路基回弹模量推荐值。显然，随着我国以高速公路为主的高等级公路的大力发展，公路路基填筑材料的多样化，查表法已不能适应当今的路面设计要求了。

换算法是对查表法的修正，但由于不同地形、地质、水文、气候等条件的影响，使该方法所需要的相关关系式难以统一。

发明内容

本发明提出了一种粒料基层承载力冻融稳定性试验方法，该方法包括：分别在不冻融情况下、冻融循环多次情况下，检测相同规格的试件在各级荷载下的回弹模量变化值，根据不同情况下粒料材料的回弹模量变化值对粒料材料的路用承载能力进行评价。

具体步骤为：粒料材料每个级配1)在相同制备条件下制备多个试件，将试件分为多组，2)其中一组试件不经冻融循环，直接检测该组试件在各级荷载下回弹模量的变化值；3)其余各组试件分别进行多次冻融循环，且各组试件的冻融循环次数都不相同，检测各组试件冻融循环后在各级荷载下回弹模量的变化值；4)对数据进行处理，根据处理结果对粒料基层承载力的冻融稳定性进行评价。

试件制备方法为：1)在试筒底部铺设垫块，在垫块上铺设待测粒料，在最佳干密度和最佳含水量条件下，采用2000KN压力机按压实度98％将待测粒料静压成型；2)在试筒顶部铺设滤纸，再套上透水筛；将试筒倒置并取出垫块，在待测粒料表面铺设滤纸后放上透水板，试件制备完毕。

冻融循环的方法为：将试件1)在水中浸泡20-30小时，2)在-40℃～0℃条件下冰冻10-20小时，3)然后再放入水中浸泡6-10小时；进行多次冻融循环时将步骤1)至3)重复多次；最后一次冻融循环过程中，步骤1)和3)在水中浸泡的时间相同均为20～30小时。多次冻融循环的次数不低于5次，且各组试件的冻融循环次数的差值不低于5。

本发明采用的一种优选参数设计为：试筒尺寸为D×H＝152mm×170mm；垫块和透水板的外径与试筒内径匹配，透水筛内径与试筒外径匹配；粒料材料每个级配制备9个试件，按数量将其平均分为3组，其中一组不经冻融循环，直接检测试件在各级荷载下回弹模量的变化值；其余2组分别进行5次和10次冻融循环后，检测试件在各级荷载下回弹模量的变化值。

数据处理包括：采用线性回归方法计算单个试件的土基回弹模量值；分别计算冻融、未冻融情况下试件的土基回弹模量平均值；

计算单个试件土基回弹模量值的步骤如下：