[发明专利]一种沥青混合料骨架强度的评价方法

摘要

一种沥青混合料骨架强度的评价方法，包括骨架贯入试验和骨架强度模型建立。骨架贯入试验包括试件制作、预压形成骨架和采用贯入压头进行骨架贯入试验。其中，对贯入压头直径进行设计计算，使试验结果准确、可靠。建立的骨架强度模型包括初始阶段、第二阶段和第三阶段，用于表征沥青混合料骨架强度。根据骨架强度的阶段模型得到模型参数，采用最大破坏压力和贯入能量，也即第二阶段终点所对应的贯入压力和达到第二阶段终点所做的功，作为评价指标评价沥青混合料的骨架强度。本发明只采用集料作为单一变量，通过改变集料的岩性、大小和级配，从而利于研究骨架强度的组成机理，适用于评价所有沥青混合料的骨架强度，指导沥青混合料的级配组成设计。

主权项

1.一种沥青混合料骨架强度的评价方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1，骨架贯入试验：骨架贯入试验，包括如下步骤：步骤11，制作试件：按照设计级配，将不同粒径的矿质集料混合后搅拌均匀，分成若干等份，依次装入试模中；每等份在装入试模中后，均需均匀捣实；所有等份均装入试模并捣实后则形成试件；步骤12，预压成型：使用压力机的预压压头，将步骤11中装在试模内的试件，按照设定压力和设定时间进行预压，则使试件形成骨架；步骤13，骨架贯入试验：骨架形成后，仍装在试模内，然后将预压压头更换为贯入压头，并使贯入压头置于骨架的表面中心；压力机按照设定的贯入速率对骨架施加压力，直至骨架破坏，压力机能自动记录贯入压力与贯入深度的变化曲线；步骤2，建立骨架强度模型：骨架贯入试验按照步骤1实施骨架贯入试验，压力机自动记录贯入压力与贯入深度的变化曲线；根据提出的骨架强度模型表征骨架强度的变化过程，骨架强度模型包括两个阶段，分别为如下所示的初始阶段和第二阶段：初始阶段：F＝aL²+bL,L<L_ps  (1)第二阶段：F＝cL+d,L_ps≤L<L_st  (2)式中：F表示贯入压力，L表示贯入深度，L_ps表示第二阶段起始点所对应的贯入深度，L_st—第二阶段终点所对应的贯入深度，a、b、c和d均为模型待定参数；步骤3，确定L_ps：L_ps的确定包括如下步骤：步骤31，确定参数a和b；假设L_k为初始阶段的终点，取(0，L_k)间的若干个贯入深度数据L₁、L₂、L₃......，并从步骤13得到的贯入压力与贯入深度的变化曲线中得出对应的贯入压力数据F₁、F₂、F₃......，将若干个贯入深度数据及对应的贯入压力数据按照公式(1)进行拟合，计算得到参数a、b；步骤32，计算L_k所对应的预测贯入压力；将步骤31确定的参数a、b代入公式(1)，计算贯入深度L_k相对应的预测贯入压力F_预测；步骤33，计算误差D_e：比较预测贯入压力F_预测和贯入深度L_k所对应的实测贯入压力F_实测，误差D_e计算公式如下：步骤34，确定L_ps：若步骤33计算的误差D_e＜3％，则L_ps＝L_k；否则，令L_k1＝L_k‑0.25，重复步骤31至步骤33，若此时误差D_e＜3％，则L_ps＝L_k1；否则，令L_k2＝L_k1‑0.25；依次循环n次，直至D_e＜3％，L_ps＝L_kn；步骤4，确定L_st：L_st的确定包括如下步骤：步骤41，确定参数c和d；假设L_h为第二阶段的终点，取[L_ps，L_h)间的若干个贯入深度数据L_ps、L₁’、L₂’、L₃’......，并从步骤13得到的贯入压力与贯入深度的变化曲线中得出对应的贯入压力数据F_ps、F₁’、F₂’、F₃’......，将若干个贯入深度数据及对应的贯入压力数据按照公式(2)进行拟合，计算得到参数c和d；步骤42，计算L_h所对应的预测贯入压力；将步骤41确定的参数c和d代入公式(2)，计算贯入深度L_h相对应的预测贯入压力F_预测’；步骤43，计算误差D_f：比较预测贯入压力F_预测’和贯入深度L_h所对应的实测贯入压力F_实测’，误差D_f计算公式如下：步骤44，确定L_st：若步骤43计算的误差D_f＜3％，则L_st＝L_h；否则，令L_h1＝L_h‑0.25，重复步骤41至步骤43，若此时误差D_f＜3％，则L_st＝L_h1；否则，令L_h2＝L_h1‑0.25；依次循环n次，直至D_f＜3％，L_st＝L_hn；步骤5，计算F_st：将步骤4所确定的L_st代入公式(2)中，计算得出贯入深度L_st所对应的贯入压力F_st，也即为第二阶段终点所对应的贯入压力，该F_st将用于评价沥青混合料的骨架强度；步骤6，计算贯入能量E_p：计算贯入深度由L_ps到L_st时，骨架所做的功，即贯入压力变化曲线与横坐标轴形成的面积，贯入能量E_p用于评价沥青混合料的骨架强度，E_p的计算公式如下：其中，L表示贯入深度，c、d为公式(2)中的骨架模型参数。