[发明专利]沥青混合料积聚型水气运动参数检测装置及方法

说明书

本发明公开了一种沥青混合料积聚型水气运动参数检测装置，包括密闭腔体、磁悬浮天平、样品桶、恒温循环浴A、蒸气供应系统和真空泵；所述磁悬浮天平和样品桶均设于密闭腔体内，且样品桶悬挂于磁悬浮天平下方的挂钩上；所述恒温循环浴A设于密闭腔体的外围，用于控制密闭空腔内的温度；所述密封空腔设有气体出入口，气体出入口通过第一管道分别与蒸气供应系统、真空泵和回压管道连通。本发明还公开了一种沥青混合料水气运动参数检测方法，能准确快速确定沥青混合料内水气运动参数。本发明的有益效果为：可准确、快速地量化沥青路面在实际服役环境下的“透气”、“保水”能力，无论从测试方法的合理性、试验精度还是试验时间上较现有试验方法具有显著的进步。

技术领域

本发明属于路面材料技术领域，具体涉及一种沥青混合料积聚型水气运动参数检测装置及方法。

背景技术

沥青路面是我国公路与城市道路的重要铺面形式，水损害是沥青路面早期病害的主要形式之一，大量沥青路面在服役初期即出现如松散、唧浆、坑洞等水损害现象；随着沥青路面服役时间的延长，水损害将进一步影响道路服役性能，缩短沥青路面使用寿命，造成巨大的社会和经济损失。

液态水被认为是沥青路面水损害的主要来源，因此，现阶段针对沥青路面水损害的研究主要集中在液态水对沥青混合料产生的破坏上。国内的马歇尔设计方法以试件浸水前后的马歇尔残留稳定度比和试件冻融循环前后的冻融劈裂强度比作为评价沥青混合料水稳定性的两个主要指标；美国的Superpave设计方法也是以真空饱水冻融处理前后试件间接拉伸强度试验的抗拉强度比作为评价沥青混合料水敏感性的指标。然而，大量的工程实践已经证实，沥青路面的水损害并非仅仅集中在潮湿多雨地区，干旱少雨地区的沥青路面也出现了大量的水损害现象。例如，我国新疆省内乌昌、乌奎等高速公路处在大陆型干旱少雨区，年降雨量仅为240～280mm，路面采用密级配沥青混合料，施工配合比空隙率小于6％，且经检测路面渗水率不超过20ml/min(指液态水，可以视为不透水)，但是路面运营一段时间后还是出现了诸如坑洞、网裂、唧浆等水损害；又如，我国甘肃省年均降水量约为300mm，依据《公路沥青路面施工技术规范》，全省约70％属于干旱区、半干旱区，但其境内的永昌至山丹、兰州至白银、巉口至柳沟河、嘉峪关至安西、兰州至临洮、天水至定西、静宁至庄浪等多条高速公路、一级公路、二级公路的沥青路面在使用初期均出现了松散、坑槽等水损害现象。国外也有类似的工程实例，比较典型的是美国的亚利桑那州属于典型的半干旱沙漠气候，但其境内被调查证实有约30％～50％的路面存在早期车辙、集料松散等水损害现象，表面加铺路面封层处理后，仍有约50％路面出现集料剥落等现象，与此类似的宾夕法尼亚某高速公路加铺沥青封层后路面也出现了典型的混合料剥落等水损害现象。以上工程实例证实，液态水并非是沥青路面产生水损害的唯一来源。

事实上，除了降雨产生的液态水之外，沥青路面内部存在的水气运动同样会导致混合料产生水损害。国外已有相关学者发现，即使沥青路面不透水(液态水)，随着温度和相对湿度的变化路面始终处于一个动态的“呼吸”过程，即不断“吸入”和“呼出”水气，在此过程中水气不断携带水分子进入到沥青混合料内部，附着在沥青膜上或穿透沥青膜进入到沥青与集料界面间，从而降低沥青膜自身的内聚结合能或沥青与集料界面之间的粘附结合能，引起沥青膜的内聚破坏或沥青与集料之间的粘聚破坏，进而导致沥青路面产生水损害。水气运动导致沥青混合料的水损害机理可以合理解释干旱少雨地区沥青路面出现的水损害现象，因此研究水气在沥青混合料中的扩散运动规律对降低沥青路面产生的水损害具有十分重要的意义。