[发明专利]沥青混合料的嵌锁点确定方法、装置、系统、设备及介质

说明书

本发明提供一种沥青混合料的嵌锁点确定方法、装置、系统、设备及介质，基于马歇尔击实仪实现，其中该马歇尔击实仪包括击实锤，所述方法包括：获取所述击实锤在击实沥青混合料过程中对应的加速度数据；根据每次击实对应的所述加速度数据，获取所述击实锤每次击实所述沥青混合料对应的加速度峰值；根据每次击实对应的所述加速度峰值，拟合得到加速度峰值曲线；根据所述加速度峰值曲线的变化趋势，确定所述沥青混合料的嵌锁点。本发明能够快速准确地确定沥青混合料的嵌锁点。

技术领域

本发明涉及沥青路面施工技术领域，尤其涉及一种沥青混合料的嵌锁点确定方法、装置、系统、设备及介质。

背景技术

沥青混合料的压实质量与其空隙含量密切相关。在不合理的空隙率范围内（例如超过标准空隙率7%），每增加1%会导致沥青路面使用寿命下降10%。因此，在路面施工控制中沥青混合料空隙率通常低于8%，来避免对其透水性造成不利影响。为了有效提高抗车辙性能，在路面开放交通后最终现场空隙率应为4%左右。在混合料配比室内试验中，目标空隙率的大小是确定混合料配比设计中最佳沥青用量的关键因素。混合料试件压实成型方法也由静压法发展到人工夯实、机械冲压、揉搓、旋转压实、振动压实以及滚动压实模拟。目前，常用的室内试验压实成型方法主要有马歇尔（Marshall）成型法、维姆（Hveem）成型法以及旋转压实法。其中，基于旋转压实成型方法的Superpave gyratory compaction（SGC）在美国沥青混合料配比设计中得到了广泛应用，它能够降低集料颗粒破碎现象，从而减少试验结果变异性，并且其大尺寸试样能够容纳更大粒径的骨料。根据SGC致密化曲线，可以获得相应体积指标参数来描述各种沥青混合料的压实特性，例如：在初始旋转数（Nini）时理论最大相对密度（Gmm）、密实能量指数（CEI）、密实曲线斜率以及能够表征抵抗永久变形强度的“嵌锁点”（Locking Point）。“嵌锁点”（也称锁定点）可以定义为沥青骨料在压实过程中形成稳定骨架结构互相“嵌锁状态”的时刻，当超过“嵌锁点”后，外界压实功并不能有效增加压实密度，相反会增加集料破损的风险。

目前，在美国主要通过旋转压实试件确定“嵌锁点”，该方法主要包括：1）压实过程中将首次连续两次旋转压实高度相同的旋转次数作为“嵌锁点”（Locking Point 2-1）；2）压实过程中将第二次发生连续两次旋转压实高度相同的旋转次数作为“嵌锁点”（LockingPoint 2-2）；3）压实过程中将第三次发生连续两次旋转压实高度相同的旋转次数作为“嵌锁点”（Locking Point 2-3）。然而，上述判别方法仅依赖于压实过程中试件高度的变化，与压实过程中时间内部结构演化联系并不明确，因此目前仍缺乏对“嵌锁点”识别依据以及判别方法的统一认识。

相比美国，世界其他很多地区（包括中国在内）仍采用基于机械冲压的马歇尔冲击压实仪为主。在相同压实功下，根据不同模具尺寸，主要有两种单位体积的马歇尔击实仪，包括模具直径为101.6mm的标准马歇尔击实仪和模具直径为152.4mm的大型马歇尔击实仪。然而这两种马歇尔压实仪都不能像旋转压实仪一样，在压实过程中记录试件准确高度（或者其他与压实过程中的体积参数相关数据，例如空隙率、沥青混合料间隙率以及压实密度等等）。另外，尽管使用了旋转压实或冲击压实，但体积指标不能直接反映沥青混合料的强度或刚度变化。

Polaczyk等人（参考【B.CLEGG, AN IMPACT SOIL TEST FOR LOW COST ROADS,the 2nd conference, Road Engineering Associate of Asia, Australia, 1978.】）利用安装有加速度计的马歇尔压实器，定性地定义热拌沥青混合料的冲击锁定点，将沥青混合料的锁定点定义为峰值加速度和冲击时间稳定波动时的第一次冲击，同时在冲击锁定点和旋转锁定点之间建立了紧密的线性关系。冲击压实的优点是压实过程中得到的动力响应与混合料的模量和沥青混合料的骨架有关。因此，沥青混合料的动力响应是表征其压实性的重要指标。然而，由于该方法必须通过比较每次击实的加速度-时间曲线来确定冲击“嵌锁点”，而测试数据量很大，因而确定过程非常耗时且可能产生误判。