[发明专利]渗流状态下大空隙沥青混合料空隙饱和度的确定方法

说明书

本发明涉及渗流状态下大空隙沥青混合料空隙饱和度的确定方法，本方法根据大空隙沥青混合料板式试件的体积及其空隙率，计算出试件内的空隙体积，并称出试件的干质量，然后进行渗流试验，以试件径流面出现径流的最小水头高度，作为试件渗流状态下的水头。接着在该水头下，对板式试件进行渗流，渗流开始10min后，迅速移开渗水仪的蓄水槽，收集从此刻开始到试件的渗透面不再渗出水时间段内的渗透水，同时计算出渗流前后板式试件的干湿质量差值，从而确定渗流状态下混合料空隙内水的体积。最后，以板式试件内水的体积与试件内空隙体积的比值，作为渗流状态下大空隙沥青混合料的空隙饱和度。本发明简单、直观地体现了大空隙沥青混合料板式试件的保水性。

技术领域

本发明涉及渗流状态下大空隙沥青混合料空隙饱和度的确定方法，属于沥青混合料内部结构测试与评价技术领域。

背景技术

开级配抗滑磨耗层(OGFC)沥青混合料是一种大空隙沥青混合料。以该沥青混合料修筑上面层的排水性沥青路面，具有优越的排水、抗滑、防水雾、防水溅、防眩光和降噪等功能。工程实践表明，排水性路面能够具备上述优良性能，主要依赖于大空隙沥青混合料中存在的大量连通空隙。为了保证大空隙沥青混合料具有足够丰富的连通空隙，我国现行的设计规范要求其空隙率不能小于18％，国外对于大空隙沥青混合料的空隙率也有明确要求。但是，沥青混合料如此之多的空隙在有水(渗流)状态下，是否都发挥排水作用，或者如此之大的空隙中，有多少是排水的有效空隙，这些问题在现有规范中没有得到体现。为此，近年来一些学者以渗流状态下混合料空隙内水的体积与空隙体积的比值定义为空隙饱和度，并以此指标评价大空隙沥青混合料中发挥排水作用的空隙大小。

目前，确定渗流状态下大空隙沥青混合料空隙饱和度的方法主要分为两个步骤，包括：(1)在混合料渗流过程中，采用X射线CT扫描混合料试件的几个截面，得到由矿料、空隙和水组成的截面图像；(2)采用图像处理技术对截面图像中水分所占面积、空隙面积进行统计，以截面内水与空隙的面积比作为空隙饱和度。尽管一些学者采用这种方法成功计算了渗流状态下的空隙饱和度，但这种方法的缺点却十分明显，具体表现在：(1)这种方法依赖CT扫描，该设备在道路工程领域并不普及；(2)CT扫描的只是混合料试件的少数几个截面，由少数截面的水分布来体现整个混合料试件，显得过于粗略；(3)混合料CT扫描的效果，主要取决于于空隙、矿料和水密度差异，由于水与空隙之间的密度差异小于水与矿料之间的差异，这可能导致扫描出的截面图像并不能很好的区分空隙和水分，从而给后续的图像处理计算水分面积带来困难；(4)这种方法只是通过水与空隙面积的比例间接计算空隙饱和度，并不符合空隙饱和度的物理含义。可见，这种方法存在着设备缺乏、过程繁琐、计算粗略等缺陷。

综上所述，渗流状态下大空隙沥青混合料空隙饱和度的相关研究还处于起步阶段，目前的确定方法存在着许多不足。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明公开了一种渗流状态下大空隙沥青混合料空隙饱和度的确定方法，本方法能够简单、直接、快速确定大空隙沥青混合料空隙饱和度，其具体技术方案如下：

渗流状态下大空隙沥青混合料空隙饱和度的确定方法，包括以下步骤：

步骤一：制备大空隙沥青混合料板式试件，测量大空隙沥青混合料板式试件四条边中间位置处的厚度h_i，取其平均值作为试件厚度，并测试试件的空隙率V_V，按V_k＝V_b·V_V计算试件的空隙体积V_k，其中大空隙沥青混合料板式试件的体积V_b＝S·h，板式试件底面面积S＝300×300＝9×10⁴mm²；选取大空隙沥青混合料板式试件的上表面为径流面，选取大空隙沥青混合料板式试件的一个侧面作为渗透面，其余4个面涂抹石蜡，以封住它们表面的空隙，称取石蜡干燥后大空隙沥青混合料板式试件的干质量为m_g；