本發(fā)明屬于建筑
技術領域：
，具體涉及一種采用層間剪切實驗評價路面老化情況的方法。
背景技術：
：瀝青路面由于具有獨特的半柔性特性，使其在老化和特殊環(huán)境下易出現病害。其中最主要的病害類型之一是車轍。關于車轍的成因，目前的研究認為，這是主要由于瀝青材料在高溫環(huán)境下的軟化和層間抗剪切性能的衰減等因素的相互作用產生的。層間抗剪切性能是一項重要的公路質量指標，其表征路面在抵御層間剪切力的能力的大小。層間剪切實驗是一種研究瀝青混合料的層間抗剪切性能的常規(guī)實驗，此實驗測試層間的抗剪切強度以表征路面不同層之間的粘接力，同時也被用于表征其混合料本身的抗剪切強度。此試驗在研究對象類型的選擇上有多種選擇，本發(fā)明研究對象的選擇的是通過檢測路面取回芯樣的剪切性能來評價路面的老化情況，從而探究病害的不同位置和不同服役年份的芯樣的層間剪切性能的規(guī)律。盡管國內外開展過很多針對層間抗剪切力的研究，也曾經開展過不同尺寸和不同實驗方法的層間抗剪切力的測試，但采用層間剪切實驗來通過檢測路面取回芯樣的剪切性能來評價路面老化情況的方法尚未被提出。技術實現要素：本發(fā)明目的在于提供一種采用層間剪切實驗評價路面老化情況的方法。所述發(fā)明方法不僅操作簡單，科學有效，還可以通過對現場芯樣層間剪切力的準確試驗，得到其層間抗剪切性能的衰減情況，從而準確的評價其路面老化情況。為實現上述目的，本發(fā)明采用技術方案如下：采用層間剪切實驗評價路面老化情況的方法，包括以下步驟：對現場路面鉆芯取樣，采集不同服役年限尚未產生病害路段以及相應服役年限病害路段的路面芯樣；對不同服役年限尚未產生病害路段的芯樣進行上面層和中面層之間的層間剪切試驗，根據試驗所得到的數據作出其相關的抗剪切性能老化曲線圖；所述相關的抗剪切性能老化曲線圖包括層間抗剪切強度圖、最大應變圖和剪切應力-應變曲線圖；抗剪切強度強度越低，最大應變越大、應力-應變曲線越陡峭，代表老化越嚴重，反之則老化輕微；對相應服役年限病害路段的路面芯樣進行上面層和中面層之間的層間剪切試驗，將得到的數據以及圖表進行病害邊界條件處理，界定該段路面的病害邊界條件；所述邊界條件為相應服役年限病害路段的平均層間抗剪切強度、平均最大應變和剪切應力-應變曲線斜率；平均層間抗剪切強度越大，平均最大應變越小，應力-應變曲線越接近S型則老化越輕微，反之則老化嚴重；將上述不同服役年限尚未產生病害路段相關的的抗剪切性能老化曲線圖以及相應服役年限病害路段的病害邊界條件進行聯合分析，共同評價整條路段的老化情況。按上述方案，所述不同服役年限尚未產生病害路段是同一條待測公路上的路段，時間上的跨度為半年至一年。按上述方案，所述相應服役年限病害路段的路面芯樣為病害路段處不同位置的芯樣，包括非車轍，車轍和路肩處的芯樣。按上述方案，所述層間剪切試驗包括以下步驟：1)將芯樣和模具在10℃的環(huán)境下進行保溫，保溫時間至少為5h；2)設置馬歇爾穩(wěn)定度測定儀上升速度為50mm/min，并調水平；3)將保溫好的模具取出后立刻放在馬歇爾穩(wěn)定度測定儀平臺上，同時拿出一個芯樣，放入模具中固定；4)按照馬歇爾試驗規(guī)范要求進行馬歇爾試驗，并在此芯樣試驗結束后立即進行卸樣，并將模具搬回保溫箱繼續(xù)保溫；5)調整機器，記錄數據，進行下一個芯樣的實驗。與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明基于層間實驗從病害的形成機理方向出發(fā)，從層間抗剪切性能的角度對路面性能進行了評價。首次提出了采用病害邊界條件和老化曲線聯合分析的方法來確定路面芯樣的老化情況，且所有分析結果都依據層間實驗的檢測數據而界定，相比起其他方法，據有著更強的適用性。相較其他方法，所需時間更短，效率更高，針對性更強。附圖說明圖1：不同服役年份下的芯樣層間抗剪切強度變化圖；圖2：不同服役年份下的芯樣層間最大應變變化圖；圖3：不同服役年份下的芯樣層間最大應變變化圖；圖4：按位置區(qū)分芯樣的抗剪切強度平均值散點對比圖；圖5：按位置區(qū)分芯樣的最大應變平均值散點對比圖；圖6：第1組芯樣層間抗剪切應力-應變曲線對比圖；圖7：第2組芯樣層間抗剪切應力-應變曲線對比圖；圖8：第3組芯樣層間抗剪切應力-應變曲線對比圖；圖9：第4組芯樣層間抗剪切應力-應變曲線對比圖；圖10：第5組芯樣層間抗剪切應力-應變曲線對比圖；圖11：第6組芯樣層間抗剪切應力-應變曲線對比圖；圖12：不同年限芯樣層間抗剪切強度與邊界條件對比分析圖；圖13：不同年限芯樣層間最大應變與邊界條件對比分析圖。具體實施方式以下實施例進一步闡釋本發(fā)明的技術方案，但不作為對本發(fā)明保護范圍的限制。本發(fā)明一種采用層間剪切實驗評價路面老化情況的方法，具體步驟如下：對現場路面鉆芯取樣，采集不同服役年限尚未產生病害路段以及相應服役年限病害路段的路面芯樣；對不同服役年限尚未產生病害路段的芯樣進行上面層和中面層之間的層間剪切試驗，根據試驗所得到的數據作出其相關的抗剪切性能老化曲線圖；所述相關的抗剪切性能老化曲線圖包括層間抗剪切強度圖、最大應變圖和剪切應力-應變曲線圖；抗剪切強度強度越低，最大應變越大、應力-應變曲線越陡峭，代表老化越嚴重，反之則老化輕微；對相應服役年限病害路段的路面芯樣進行上面層和中面層之間的層間剪切試驗，將得到的數據以及圖表進行病害邊界條件處理，界定該段路面的病害邊界條件；所述邊界條件為相應服役年限病害路段的平均層間抗剪切強度、平均最大應變和剪切應力-應變曲線斜率；平均層間抗剪切強度越大，平均最大應變越小，應力-應變曲線越接近S型則老化越輕微，反之則老化嚴重；將上述不同服役年限尚未產生病害路段相關的的抗剪切性能老化曲線圖以及相應服役年限病害路段的病害邊界條件進行聯合分析，共同評價整條路段的老化情況。本發(fā)明層間剪切試驗過程如下：1)將芯樣和模具在10℃的環(huán)境下進行保溫，保溫時間至少為5h；2)設置馬歇爾穩(wěn)定度測定儀上升速度為50mm/min，并調水平；3)將保溫好的模具取出后立刻放在馬歇爾穩(wěn)定度測定儀平臺上，同時拿出一個芯樣，放入模具中固定；4)按照馬歇爾試驗規(guī)范要求進行馬歇爾試驗，并在此芯樣試驗結束后立即進行卸樣，并將模具搬回保溫箱繼續(xù)保溫；5)調整機器，記錄數據，進行下一個芯樣的實驗。對現場路面鉆芯取樣，取回其不同服役年限尚未產生病害路段以及相同服役年限病害路段不同位置的路面芯樣，具體如表1與表2。表1按不同服役年份區(qū)分芯樣表編號銑刨年份服役年份芯樣數量12011482201238320132842014185201508表2按病害的不同位置區(qū)分芯樣表對取回的不同服役年限尚未產生病害路段的芯樣進行層間剪切試驗，根據試驗所得到的相關數據作出其相關的抗剪切性能的老化曲線圖，如圖1、圖2、圖3所示。對取回的相應服役年限不同病害處的芯樣進行層間剪切實驗，將得到的數據以及圖表進行病害邊界條件處理，界定該段路面病害的邊界條件如圖4、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9、圖10、圖11所示。先分析老化曲線，根據圖1、圖2變化圖可知芯樣的抗剪切強度和最大應變的隨著服役年份的增加逐漸變小，即都有著一定程度的衰減，這表面了路面層間的抗剪切強度和最大應變與路面的老化程度之間的關系。根據圖3，隨著服役年份的增加，曲線的斜率變化程度逐漸降低，這表面路面的柔性隨著服役年份的推移逐漸喪失。同時根據圖4可知，從散點圖中，我們可以看出車轍處的芯樣的抗剪切強度平均值最低，這說明此處的材料已經老化；再界定病害邊界條件，通過計算，在本研究路段中，非車轍、車轍和路肩的平均層間抗剪切強度為2508MPa、2446MPa和2423MPa，此為邊界條件一。根據圖5，由于最大應變也可以作為判斷條件，最大應變表現了材料在剪切過程中的韌性，最大應變越大，材料性能越好，越接近半剛性材料而非剛性，而車轍處的芯樣的最大應變小于非車轍處和路肩處的芯樣，這也證明了病害路面的最大應變也是邊界條件，得到邊界條件二。根據圖6、7、8、9、10、11所示1-6組芯樣層間抗剪切應力-應變曲線對比圖，由于瀝青路面是一種半剛性的材料，具有一定柔性，體現到層間剪切的應力-應變曲線上，曲線應呈現“S”形或反“S”形，而剛性材料的剪切應力-應變曲線一般呈現直線。在六組曲線圖中車轍處的曲線往往呈現直線，這表明在車轍處，這種瀝青材料的老化程度很高，而非車轍和路肩處的情況則要稍好，判定半剛性的性質是否喪失也是邊界之一，得到邊界條件三。最后聯合老化曲線以及邊界條件對比分析，根據圖12與圖13所示，服役4年的芯樣在層間抗剪切性能上都與病害處芯樣接近。綜合抗剪切強度，最大應力和應力-應變曲線斜率變化三個方面，對比本次研究中界定的邊界條件，服役4年的芯樣的剪切性質與病害處芯樣接近，這說明服役4年的芯樣所在路面老化嚴重，具有出現車轍病害的風險，也說明其殘余壽命較短，而其他服役年份的芯樣根據服役年份的增加，性能有所下降，但是尚有一定的殘余壽命，在保持現狀不變的情況下，仍可長時間服役。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構思的前提下，還可以做出若干改進和變換，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。當前第1頁1 2 3