[实用新型]大空隙排水沥青路面抗飞散剥落性能测试系统

说明书

本实用新型涉及一种大空隙排水沥青路面抗飞散剥落性能测试系统，属于交通运输工程中公路工程技术领域。该测试系统包括加载轮、单向棘轮机构、第一步进电机、刚性框架、激光扫描传感器、承台基座、刚性连接杆、散落颗粒抽吸装置、第二步进电机、液压伺服加载装置、控制分析装置和底座等结构。本实用新型可以准确模拟运营期间汽车荷载导致大空隙排水路面表面颗粒飞散和剥落类的破坏形式，为排水沥青路面配合比设计提供近似交通荷载等因素影响下的加速加载试验数据参考；并针对排水沥青混合料抗飞散剥落性能提出精确量化的指标，以此保证排水沥青路面工程的耐久性。

技术领域

本实用新型属于交通运输工程中公路工程技术领域，具体涉及一种大空隙排水沥青路面抗飞散剥落性能测试系统。

背景技术

据调查统计在高速公路上行驶的车辆雨天事故率是晴天的5～7倍，为解决暴雨天气下公路行驶安全问题，在高速公路上推广排水沥青路面表层铺装是目前最为有效的措施之一。排水沥青路面通过内部大空隙结构排除路表面积水，保证了雨天行车安全；但较大的空隙率（通常为18%-20%，是常规路面的4-5倍）使得排水沥青混合料的强度仅依靠混合料颗粒界面间的胶结力维持。从实际工程观测结果来看，影响排水沥青路面使用寿命的最主要因素是集料颗粒的飞散剥落，该形式的破坏占排水沥青路面结构性病害的75%左右。实际运营期内道路上车辆刹车或拐弯等形式的长期重复荷载作用往往很容易地导致大空隙结构中集料颗粒间固结作用破坏，使得石料颗粒剥落飞散，逐渐出现较大范围的坑槽破坏，严重影响排水沥青路面耐久性、舒适性。

目前，我国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JTG E20-2011）》规定了沥青混合料肯塔堡飞散试验T 0733-2011，在排水沥青混合料配合比设计阶段对于抗飞散性能的试验评价一般采用肯塔堡飞散试验。该试验规定将马歇尔试件置于20℃恒温水槽中养生20h或60℃水浴养生48h，然后放置于洛杉矶磨耗试验仪中以30r/min~33r/min速度旋转300转，在此过程中由于碰撞使得马歇尔试件上的颗粒飞散碎落，试验完毕后称取试件残留质量并计算飞散损失率。肯塔堡飞散试验使用马歇尔试件在洛杉矶磨耗试验仪中进行规定次数的滚动撞击，以最终试验完毕后试件的质量总损失百分率进行评价。这一方法对于实际路面上车轮作用以及不同环境因素考虑有限：一是没有考虑实际路面温度以及有水环境条件的长期影响，二是旋转撞击和车轮对路面的作用区别很大，这一试验方法很难符合实际运营道路中的情况。

类似的对于沥青混合料表面抗磨耗、抗车辙性能，国内也有部分研究单位提出了一些采用小型加速加载试验装置来评价。例如中国专利（授权公告号 ：CN104101552B）公开了一种路面加速加载装置，采用可控温环境下三个加载轮胎在沥青路面试件上以设定角速度旋转滚动的方式模拟了车轮在路面上近似于弯道位置的轮载作用，但是轮迹覆盖范围有限，未能充分利用试件导致试验效率不高。截止到目前，国内对于大空隙结构排水沥青混合料在实际工程中较易出现的飞散剥落病害仅采用传统的肯塔堡试验进行评价。试验对于温度、车轮刹车或剪切作用模拟程度有限，且不同级配设计的马歇尔试件需要单独试验，耗时较长；马歇尔试件受荷载作用面积较小，试验结果往往数据离散，并不能在短的试验周期内可靠地评价和预测排水沥青路面的抗飞散性能。

现有技术方案采用了肯塔堡试验方法，从试验条件来看没有很好的模拟实际排水沥青路面在运营过程中环境温度变化、浸水以及车辆刹车、转弯等作用因素；其次，采用试件自重撞击钢筒内壁来造成集料颗粒剥落与飞散病害机理有很大差异，往往会因为集料强度原因导致试件碎裂而不是剥落形式的破坏；第三，肯塔堡试验每次只能完成一种类型马歇尔试件，对于性能评价来说，往往需要多组试件的数据分析。若采用目前常规的试验方法进行不同级配类型材料的肯塔堡试验，当中不同试件间相互碰撞会造成最终评价结果失真，且耗时较长，造成数据离散性很高。

综上所述，目前现有的试验方法不能满足大空隙排水沥青路面设计中对于抗飞散性能的准确评价，迫切需要研发一种模拟实际道路路面使用条件下排水沥青路面飞散性能评价装置。

实用新型内容