专利名称：圆柱体沥青混合料试件的制作及多轮加载车辙试验方法
技术领域：
本发明涉及一种道路路面内部材料渗水性能的检测技术领域，具体涉及圆柱体浙青混合料试件的制作及多轮加载车辙试验方法。
背景技术：
采用工业CT扫描室内成型的浙青混合料试件，如图1，其中的空隙分布结果表明，试件内部的空隙沿试件深度的分布呈现较强的变异性。一般情况下，试件顶部与底部的空隙数量明显多于中部。多轮旋转加载轮徹仪RLWT (Rotary Loaded Wheel Tester or Rutmeter,商业名称为CPN)在1990年代末产于美国。用于评价直径IOOmm及150mm的实心圆柱体浙青混合料试件的抗变形性能。RLWT车辙仪在旋转大轮边缘设置10个小橡胶轮。试验过程中，高速、单向旋转的橡胶轮在试件表面同时施加平行和垂直于试件表面的作用力，类似于行车荷载对实际路面的作用过程。自动测试和记录车辙深度及相应的加载次数。最大车辙测试深度为6.35mm,最大加载次数为60000次。评价浙青混合料抗车辙能力指标是指定加载次数下产生的车辙深度，或指定的车辙深度所需加载次数。由于试件内部空隙沿深度方向分布的变异性，现有方法不能反映试件中部及底部的材料的抗变形性能。因此，试验结果应用于验证设计的浙青混合料的性能，不具有代表性。

发明内容
本发明的目的是为了克服现有表面加载的多轮车辙试验方法的不足，提供圆柱体浙青混合料试件的制作及多轮加载车辙试验方法，本发明可用于检测试件内部材料的抗变形性能，为验证设计的浙青混合料的性`能提供科学的依据，提高浙青路面抗变形性能，具体技术方案如下。圆柱体浙青混合料试件的制作方法，其包括如下步骤:
(1)在直径为100mm、厚度为5 10mm的圆形钢板底模表面上设置I个底面中心与钢板表面中心相同位置的圆锥体芯模，圆锥体芯模底面位于钢板表面内；
(2)在圆形钢板底模圆周处套上与试件高度相同的空心圆柱形侧模，空心圆柱形侧模内径与圆形钢板底模直径一致；
(3)采用《公路工程浙青及浙青混合料试验规程》(JTGE20-2011)中T0704-2011 “浙青混合料试件制作方法(静压法)”或T0736-2011 “浙青混合料旋转压实试件制作方法(SGC方法)”制作带圆锥形孔的圆柱体试件。进一步的，所述圆锥体芯模采用钢质材料。进一步的，圆柱体试件外形尺寸为:直径100mm,高50mnTl00mm。进一步的，圆锥体芯模底面直径为圆柱体试件直径的0.2^0.8倍；圆锥形孔的深度为圆柱体试件高度的0.2^0.8倍。
上述制作方法制得的圆柱体浙青混合料试件的多轮车辙试验方法，其包括如下步骤:
①将带圆锥形孔的圆柱体试件安装在多轮旋转加载轮辙仪的底座上，试件带孔的表面向上。在60°C的水中浸泡4(T90min，使得试件内部充分浸水，各部分温度均达到60°C ；
②用表面粗糙的硬质橡胶制作的锥形橡胶块填充试件表面的所述圆锥形孔；锥形橡胶块尺寸与圆锥孔尺寸相同，试验过程中，通过锥形橡胶块表面与多轮旋转加载轮辙仪的橡胶轮表面摩擦传递平行于试件表面的作用力；垂直方向的作用力也通过锥形橡胶块传递至试件内部；
③启动多轮旋转加载轮辙仪开始试验，当最大车辙测试深度为6.35mm或最大加载次数为60000次时，终止试验；
④试件抗变形性能的评价指标为:加载次数为20000次时产生的车辙深度或车辙深度为1.0mm时的加载次数。本发明将多轮旋转加载轮 辙仪的橡胶轮的2个方向的荷载传递、作用至试件内部，实现对试件内部材料的抗变形性能的检测。与现有技术相比，本发明具有下述优点及有益效果:
(1)与现有成型方法相比，本发明提供一种圆柱体、带孔的浙青混合料试件的简易制作方法；
(2)与现有对实心圆柱体试件表面加载的多轮车辙试验方法相比，本发明提供了试件内部材料的抗变形性能的检测方法。为验证设计的浙青混合料的性能提供科学的依据，有利于提高浙青路面抗变形性能。


图1为室内成型浙青混合料试件内部空隙沿试件深度的分布图。图2为实例中圆锥形孔的圆柱体试件的结构示意图。图3为试件成型用的底模、芯模结构示意图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的实施作进一步说明，但本发明的实施和保护范围不限于此。如图2，为带孔的圆柱体浙青混合料试件结构示意图，圆柱体试件尺寸:直径100mm,高50mnTl00mm。在圆柱体表面I上画圆3,圆3与圆柱体表面I共圆心。圆维形孔以圆3为底面，底面直径为圆柱体直径的0.2^0.8倍；孔的深度为圆柱体高度的0.2^0.8倍。实施例1 (I)试件结构
圆柱体试件外观尺寸:直径100mm,高100mm。在圆柱体表面I上画圆3,圆3与圆柱体表面I共圆心。圆锥形孔以圆3为底面，底面直径为圆柱体直径的0.2倍；孔的深度为圆柱体高度的0.2倍。(2)试件的制作方法
底模、芯模的结构:在直径为100mm、厚度为5mm的钢板表面4上设置I个底面中心与钢板表面中心5相同位置的圆锥体6。圆锥体6采用钢质材料。直径和高度分别与上述圆柱体中圆锥形孔的直径和深度相同，如图3。在试件成型用底模、芯模外侧套上与试件高度相同的空心圆柱形侧模。采用《公路工程浙青及浙青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中T0704-2011 “浙青混合料试件制作方法(静压法)”制作带圆锥形孔的圆柱体试件。(3)带孔的圆柱体浙青混合料试件的多轮车辙试验方法
①将带圆锥形孔的圆柱体试件安装在试验仪器(多轮旋转加载轮辙仪)的底座上，试件带孔的表面向上。在60°C的水中浸泡40min，使得试件内部充分浸水，各部分温度均达到60。。。②用表面粗糙的硬质橡胶制作的锥形块填充试件表面的圆锥孔。锥形橡胶块尺寸与圆锥孔尺寸相同。试验过程中，通过锥形橡胶块表面与试验仪器橡胶轮表面摩擦传递平行于试件表面的作用力；垂直方向的作用力也通过锥形橡胶块传递至试件内部。③启动仪器开始试验，当最大加载次数为60000次时，终止试验。④试件抗变形性能的评价指标为加载次数为20000次时产生的车辙深度。试验结果见表I。
实施例2 (I)试件结构
圆柱体试件外观尺寸直径100mm,高100mm。在圆柱体表面I上画圆3,圆3与圆柱体表面I共圆心。圆锥形孔以圆3为底面，底面直径为圆柱体直径的O. 8倍；孔的深度为圆柱体高度的O. 8倍。(2)试件的制作方法
底模、芯模的结构在直径为100mm、厚度为IOmm的钢板表面4上设置I个底面中心与钢板表面中心5相同位置的圆锥体6。圆锥体6采用钢质材料。直径和高度分别与上述圆柱体中圆锥形孔的直径和深度相同。在试件成型用底模、芯模外侧套上与试件高度相同的空心圆柱形侧模。采用《公路工程浙青及浙青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中T0736-2011 “浙青混合料旋转压实试件制作方法(SGC方法)”制作带圆锥形孔的圆柱体试件。(3)带孔的圆柱体浙青混合料试件的多轮车辙试验方法
①将带圆锥形孔的圆柱体试件安装在试验仪器的底座上，试件带孔的表面向上。在60°C的水中浸泡90min，使得试件内部充分浸水，各部分温度均达到60°C。②用表面粗糙的硬质橡胶制作的锥形块填充试件表面的圆锥孔。锥形橡胶块尺寸与圆锥孔尺寸相同。试验过程中，通过锥形橡胶块表面与试验仪器橡胶轮表面摩擦传递平行于试件表面的作用力；垂直方向的作用力也通过锥形橡胶块传递至试件内部。③启动仪器开始试验，当最大车辙测试深度为6. 35mm时，终止试验。④试件抗变形性能的评价指标为加载次数为20000次时产生的车辙深度。试验结果见表I。
实施例3 (I)试件结构
圆柱体试件外观尺寸直径IOOmm,高50mm。在圆柱体表面I上画圆3，圆3与圆柱体表面I共圆心。圆锥形孔以圆3为底面，底面直径为圆柱体直径的O. 2倍；孔的深度为圆柱体高度的O. 2倍。(2)试件的制作方法
底模、芯模的结构在直径为100mm、厚度为5mm的钢板表面4上设置I个底面中心与钢板表面中心5相同位置的圆锥体6。圆锥体6采用钢质材料。直径和高度分别与上述圆柱体中圆锥形孔的直径和深度相同。在试件成型用底模、芯模外侧套上与试件高度相同的空心圆柱形侧模。采用《公路工程浙青及浙青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中T0736-2011 “浙青混合料旋转压实试件制作方法(SGC方法)”制作带圆锥形孔的圆柱体试件。(3)带孔的圆柱体浙青混合料试件的多轮车辙试验方法
①将带圆锥形孔的圆柱体试件安装在试验仪器的底座上，试件带孔的表面向上。在600C的水中浸泡40min，使得试件内部充分浸水，各部分温度均达到60°C。②用表面粗糙的硬质橡胶制作的锥形块填充试件表面的圆锥孔。锥形橡胶块尺寸与圆锥孔尺寸相同。试验过程中，通过锥形橡胶块表面与试验仪器橡胶轮表面摩擦传递平行于试件表面的作用力；垂直方向的作用力也通过锥形橡胶块传递至试件内部。③启动仪器开始试验，当最大车辙测试深度为6. 35mm时，终止试验。④试件抗变形性能的评价指标为加载次数为20000次时产生的车辙深度。试验结果见表I。
实施例4 (I)试件结构
圆柱体试件外观尺寸直径100mm,高50mm。在圆柱体表面I上画圆3,圆3与圆柱体表面I共圆心。圆锥形孔以圆3为底面，底面直径为圆柱体直径的O. 8倍；孔的深度为圆柱体高度的O. 8倍。(2)试件的制作方法
底模、芯模的结构在直径为100mm、厚度为IOmm的钢板表面4上设置I个底面中心与钢板表面中心5相同位置的圆锥体6。圆锥体6采用钢质材料。直径和高度分别与上述圆柱体中圆锥形孔的直径和深度相同。在试件成型用底模、芯模外侧套上与试件高度相同的空心圆柱形侧模。采用《公路工程浙青及浙青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中T0704-2011 “浙青混合料试件制作方法(静压法)”制作带圆锥形孔的圆柱体试件。(3)带孔的圆柱体浙青混合料试件的多轮车辙试验方法
①将带圆锥形孔的圆柱体试件安装在试验仪器的底座上，试件带孔的表面向上。在60°C的水中浸泡90min，使得试件内部充分浸水，各部分温度均达到60°C。②用表面粗糙的硬质橡胶制作的锥形块填充试件表面的圆锥孔。锥形橡胶块尺寸与圆锥孔尺寸相同。试验过程中，通过锥形橡胶块表面与试验仪器橡胶轮表面摩擦传递平行于试件表面的作用力；垂直方向的作用力也通过锥形橡胶块传递至试件内部。
③启动仪器开始试验，当最大加载次数为60000次时，终止试验。④试件抗变形性能的评价指标为:加载次数为20000次时产生的车辙深度。试验结果见表I。
对比实施例1
采用《公路工程浙青及浙青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中T0736-2011 “浙青混合料旋转压实试件制作方法(SGC方法)”制作实心圆柱体试件。圆柱体试件尺寸:直径10Omm ,高 10Omnin将圆柱体试件安装在试验仪器的底座上，在60°C的水中浸泡90min，使得试件内部充分浸水，各部分温度均达到60°C。启动仪器开始试验，当最大车辙测试深度为6.35mm时，终止试验。试件抗变形性能的评价指标为:加载次数为20000次时产生的车辙深度。试验结果见表I。
对比实施例2
采用《公路工程浙青及浙青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中T0704-2011 “浙青混合料试件制作方法(静压法)”制作实心圆柱体试件。圆柱体试件尺寸:直径100mm,高50mm。将圆柱体试件安装在试验仪器的底座上，在60°C的水中浸泡40min，使得试件内部充分浸水，各部分温度均达到60°C。启动仪器开始试验，当最大加载次数为60000次时，终止试验。试件抗变形性能的评价指标为:加载次数为20000次时产生的车辙深度。试验结果见表I。说明:上述实施例f实施例4、对比实施例1、对比实施例2均采用技术性能完全相同的浙青混合料。表I多轮车辙试验结果
权利要求
1.圆柱体浙青混合料试件的制作方法，其特征在于包括如下步骤: (1)在直径为100mm、厚度为5 10mm的圆形钢板底模表面上设置I个底面中心与钢板表面中心相同位置的圆锥体芯模，圆锥体芯模底面位于钢板表面内； (2)在圆形钢板底模圆周处套上与试件高度相同的空心圆柱形侧模，空心圆柱形侧模内径与圆形钢板底模直径一致； (3)采用《公路工程浙青及浙青混合料试验规程》(JTGE20-2011)中T0704-2011 “浙青混合料试件制作方法(静压法)”或T0736-2011 “浙青混合料旋转压实试件制作方法(SGC方法)”制作带圆锥形孔的圆柱体试件。
2.根据权利要求1所述的圆柱体浙青混合料试件的制作方法，其特征在于所述圆锥体芯模采用钢质材料。
3.根据权利要求1所述的圆柱体浙青混合料试件的制作方法，其特征在于圆柱体试件外形尺寸为:直径100mm,高50mnTl00mm。
4.根据权利要求1所述的圆柱体浙青混合料试件的制作方法，其特征在于圆锥体芯模底面直径为圆柱体试件直径的0.2^0.8倍；圆锥形孔的深度为圆柱体试件高度的0.2^0.8倍。
5.权利要求1 4任一项所述制作方法制得的圆柱体浙青混合料试件的多轮车辙试验方法，其特征在于包括如下步骤: ①将带圆锥形孔的圆柱体试件安装在多轮旋转加载轮辙仪的底座上，试件带孔的表面向上；在60°C的水中浸泡4(T90min，使得试件内部充分浸水，各部分温度均达到60°C ； ②用表面粗糙的硬质橡 胶制作的锥形橡胶块填充试件表面的所述圆锥形孔；锥形橡胶块尺寸与圆锥孔尺寸相同，试验过程中，通过锥形橡胶块表面与多轮旋转加载轮辙仪的橡胶轮表面摩擦传递平行于试件表面的作用力；垂直方向的作用力也通过锥形橡胶块传递至试件内部； ③启动多轮旋转加载轮辙仪开始试验，当最大车辙测试深度为6.35mm或最大加载次数为60000次时，终止试验； ④试件抗变形性能的评价指标为:加载次数为20000次时产生的车辙深度或车辙深度为1.0mm时的加载次数。
全文摘要
本发明公开了圆柱体沥青混合料试件的制作及多轮加载车辙试验方法。制作方法包括在圆形钢板底模表面上设置底面中心与钢板表面中心相同位置的圆锥体芯模；在圆形钢板底模圆周处套上与试件高度相同的空心圆柱形侧模；制作带圆锥形孔的圆柱体试件。试验方法包括将带圆锥形孔的圆柱体试件安装在多轮旋转加载轮辙仪的底座上；用表面粗糙的硬质橡胶制作的锥形橡胶块填充试件表面的所述圆锥形孔；试验过程中，通过锥形橡胶块表面与多轮旋转加载轮辙仪的橡胶轮表面摩擦传递平行于试件表面的作用力；垂直方向的作用力也通过锥形橡胶块传递至试件内部；启动多轮旋转加载轮辙仪开始试验。发明制作方法简易，试验方法能检测试件内部材料的抗变形性能。
文档编号G01N1/28GK103076211SQ201210558030
公开日2013年5月1日 申请日期2012年12月20日 优先权日2012年12月20日
发明者葛折圣, 张尤平, 邓陈记, 李茜 申请人:华南理工大学