[发明专利]适于集料公称最大粒径≥26.5mm沥青混合料试件的垂直振动成型方法

说明书

技术领域

本发明属于交通土建工程应用技术领域，具体涉及一种适用于集料公称最大粒径≥26.5mm沥青混合料的垂直振动成型方法（VVTM）。该方法制备的圆柱体试件尺寸为Φ150mm×h95.3mm，以供实验室进行沥青混合料物理力学性能试验使用。该方法操作简便，试件性能的测试结果能客观反映压实沥青混合料性能，且重现性好。

背景技术

公称最大粒径≥26.5mm沥青混合料（简称“大粒径沥青混合料”）试件成型方法主要有马歇尔击实法、Hveem搓揉法、GTM或SGC旋转压实法和轮碾法等。Hveem法、GTM或SGC法所用成型设备昂贵，大面积推广有困难；轮碾法不适用于圆柱体试件。目前，马歇尔击实方法是世界各国普遍盛行的圆柱体试件制备方法。

我国大粒径沥青混合料普遍采用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JTG E20-2011）》（简称JTG E20-2011）中大型马歇尔击实法成型试件，其主要原理如下：

（1）按JTG E20-2011规定，首先做好准备工作，然后拌制沥青混合料，并称取一个试件所需的混合料用量，约4050g；

（2）从烘箱中取出预热的试模及套筒，用沾有少许黄油的棉纱擦拭套筒、垫块及击实锤底面。将试模装在垫块上，并使底部平整，垫一张圆形的吸油性小的圆纸，将混合料分两层加入试模中，每层加入混合料大致相同，加入后均用插刀或大螺丝刀沿周边插捣15次，中间10次，插捣后将沥青混合料表面整平成凸圆弧面；

（3）插入温度计至混合料中心附近，检查混合料温度。待混合料达到要求的压实温度后，将试模连同底座固定在击实台上固定，在试模内混合料顶面垫一张吸油性小的圆纸，再将装有击实锤及导向棒的压实头放入试模中。开启电机，使压实锤从457mm高度自由下落，对试件的两面分别以同样的方式击实，击实次数均为112次；

（4）击实结束后，立即去除上下面的纸，量取试件离试模上口的高度，并由此计算试件高度。高度不符合要求时，试件应作废，并按公式①调整试件的混合料质量，以保证试件高度符合95.3mm±2.5mm的要求；

①

（5）卸去套筒和底座，将装有试件的试模横向放置冷却至室温后，脱出试件。

大型马歇尔击实法具有以下局限性：

（1）大型马歇尔方法击实功缺乏与交通量的联系。成型试件密度无法反映通车多年后路面密度，而易造成工程浪费或者路面早期车辙；

（2）大型马歇尔击实方法已不适应现代交通发展需要。现行大型马歇尔击实法的击实功是根据20世纪80年代初的交通量提出的，而目前干线公路的交通状况已发生了显著的变化，呈现“大流量、重轴载”特点，显然马歇尔击实得到的试件密度已不能与现代交通荷载作用多年的路面最终密度相一致；

（3）大型马歇尔击实试件与路面的相关性较差。大型马歇尔方法击实方式无法较好模拟现场压实，成型试件的物理力学性能与实际芯样不吻合，因而难以有效揭示材料组成结构与性能之间规律，这影响了材料组成的优化设计和沥青混合料性能的提升。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种适用于集料公称最大粒径≥26.5mm沥青混合料试件的垂直振动成型方法，该方法操作简便、模拟效果好、结果可靠。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种适用于集料公称最大粒径≥26.5mm沥青混合料试件的垂直振动成型方法，其特征在于，按下列步骤进行：

（1）根据粘度曲线确定沥青混合料的拌和温度、压实温度，在满足“JTG E20-2011”试件制作条件下拌制沥青混合料，并称取一个试件所需的混合料用量4100g；

（2）取出预热好的试模和垫块，用隔离剂擦拭试模内侧、垫块及振动锤底面，将垫块装入试模内并垫入一张吸油性小的圆形纸片，要求垫块底部平整。然后将混合料分成大致等量的两份，分两层均匀装入试模中，各层沥青混合料均应沿周边插捣15～20次，中间10～15次，插捣后将沥青混合料表面整平成凸圆弧面；所述试模内径为150mm、高度为230mm，垫块厚度为40mm、直径为150mm；

（3）插入温度计至混合料中心附近，检查混合料温度。待混合料达到要求的压实温度后，将试模连同垫块固定到振动压实仪上，在装好的混合料顶面垫一张吸油性小的圆形纸片，放下振动锤使其与混合料接触并振动压实100±5s；振动时间也可结合实际交通量和压实机械水平做相应调整；