[发明专利]一种水泥稳定碎石材料冻融损伤试验及评价方法

说明书

本发明提供了水泥稳定碎石材料冻融损伤试验及评价方法，该方法通过单轴压缩实验获取水泥稳定碎石应力‑应变曲线，应用离散元软件PFC3D构建水泥稳定碎石离散元模型，对比应力‑应变曲线，从而提取离散元模型中裂缝‑应变曲线，依据裂缝变化规律，确定水泥稳定碎石应力‑应变曲线关键点，采用水泥稳定碎石材料线弹性段的斜率来评价冻融损伤。本发明可以有效弥补以往评价水泥稳定碎石冻融损伤误差大，数据不科学的现象，可以节省施工成本，提升施工效率，并能提高评估结果的准确性。

技术领域

本发明涉及一种冻融损伤评价方法，具体地说是一种水泥稳定碎石材料冻融损伤试验及评价方法。

背景技术

沥青路面结构一般包括面层、基层、底基层和垫层，其中面层一般采用沥青混合料，基层一般采用水泥稳定碎石结构，底基层采用石灰土、水泥稳定土等结构，垫层一般采用粒径比较大材料。路面结构层不仅要承受车辆荷载作用，还要承受外界温度及环境的影响。尤其是在北方的沥青路面，冬季雨雪天气较多，融化的雪水会浸入到水泥稳定碎石基层，水泥稳定碎石层会发生冻胀与融化，容易导致水泥稳定碎石内部结构发生严重损伤。

目前，对水泥稳定碎石冻融损伤评价一般采用强度理论进行评价，该评价方法将经过冻融试件强度与未冻融试件强度进行比较。这种评价方法误差比较大，有时同一条道路不同试验段数据能够差距2-3倍，评价结果难以让人信服。

发明内容

本发明的目的就是提供一种水泥稳定碎石材料冻融损伤试验及评价方法，以解决现有的冻融损伤评价方法做出的评价结果难以使人信服的问题。

本发明是这样实现的：一种水泥稳定碎石材料冻融损伤试验及评价方法，包括以下步骤：

a、将待评价的水泥稳定碎石材料依据冻融实验规范要求制成若干个尺寸为Ф150mm×150mm碎石试件，并将制作好的碎石试件放置标准养生室60天；

b、碎石试件的浸水处理：60天后将全部碎石试件取出，先将碎石试件下部1/4高度浸入水中3-4小时，然后将碎石试件下部1/2高度碎石试件浸入水中3-4小时，再然后将碎石试件下部3/4高度碎石试件浸入水中3-4小时，最后将碎石试件完全浸水30-35小时；

c、将浸水处理后的碎石试件根据冻融次数进行分组，对分组的碎石试件进行冻融实验，每组碎石试件的冻融次数相等；每次冻融是将碎石试件先在-18℃±2℃温度下冻融30-35小时，再在-25℃±2℃温度下冻融30-35小时；

d、对完成冻融实验的碎石试件进行单轴压缩实验，得到每组碎石试件的应力-应变曲线；每组碎石试件的应力-应变曲线中的应变值取该组碎石试件的应变的平均值；

e、根据待评价的水泥稳定碎石材料的配比，利用离散元软件PFC3D构建若干个与碎石试件组数相等的水泥稳定碎石离散元模型，模拟单轴压缩实验，得到每个水泥稳定碎石离散元模型的应力-应变曲线；

f、将步骤e得到的若干个离散元模型的应力-应变曲线，分别与步骤d中得到的对应组碎石试件的应力-应变曲线进行对比，当二者最大应力/应变数值超过10%时，调整离散元模型细观参数，最终使二者应力/应变最大值误差在10%之内；

g、在调整好的每个水泥稳定碎石离散元模型中提取裂缝-应变曲线，依据水泥稳定碎石离散元模型裂缝变化规律确定裂缝-应变曲线中的O^，、A^，、B^，、C^，、D^，、E^，点，其中O^，B^，段为几乎没有裂缝段，B^，C^，段为产生5%裂缝段，C^，D^，段为产生30%裂缝段，D^，E^，段为裂缝快速增加段；