本發(fā)明涉及一種變厚度路面結(jié)構(gòu)層壓實參數(shù)的確定方法。

背景技術(shù)：

隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國的高速路網(wǎng)已經(jīng)形成，為了適應(yīng)地區(qū)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，目前對公路舊路的拓寬升級改造已成為公路建設(shè)的重點。在將公路舊路升級改造為一級公路或高速公路的過程中，需要將原舊路的雙向路拱橫坡改為單向橫坡，從而會出現(xiàn)一部分厚度變化的“異形體”路面結(jié)構(gòu)層，如圖1所示。如何保證厚度變化的“異形體”結(jié)構(gòu)層的施工質(zhì)量是舊路升級改造過程中面臨的重要問題。保證“異形體”結(jié)構(gòu)層施工質(zhì)量的關(guān)鍵是根據(jù)“異形體”厚度變化的特點，合理確定壓實遍數(shù)，從而確保變厚度“異形體”的施工質(zhì)量。

在瀝青路面施工過程中，壓實度是一個重要的技術(shù)指標(biāo)。為了滿足規(guī)定的壓實度要求，瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范規(guī)定了壓路機的壓實遍數(shù)。但目前相關(guān)的壓實遍數(shù)的規(guī)定主要是針對等厚度瀝青面層而言的，而對于變厚度的“異形體”路面結(jié)構(gòu)層的壓實問題，則沒有相應(yīng)的壓實遍數(shù)的規(guī)定。如果仍采用目前的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行變厚度“異形體”路面結(jié)構(gòu)層的壓實，則會出現(xiàn)兩個問題，一是對于“異形體”結(jié)構(gòu)層中較薄的部位來說，目前的壓實遍數(shù)偏多，可能出現(xiàn)“過壓”的現(xiàn)象，會將瀝青混合料中的集料壓碎；二是對于“異形體”結(jié)構(gòu)層中較厚的部位來說，目前的壓實遍數(shù)明顯過少，存在著“欠壓”的現(xiàn)象，達(dá)不到規(guī)定的壓實度要求。因此，如何根據(jù)“異形體”厚度變化的特點，確定不同厚度處的合理壓實遍數(shù)，是保證“異形體”路面結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的關(guān)鍵，也是本發(fā)明主要解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于目前還沒有針對變厚度路面結(jié)構(gòu)層的合理壓實遍數(shù)的有效確定方法，本發(fā)明提供了一種變厚度路面結(jié)構(gòu)層壓實參數(shù)的確定方法，結(jié)合變厚度“異形體”路面結(jié)構(gòu)層材料的室內(nèi)旋轉(zhuǎn)壓實試驗及分析計算，確定不同厚度對應(yīng)的合理壓實遍數(shù)，以指導(dǎo)“異形體”路面結(jié)構(gòu)施工過程中進(jìn)行科學(xué)合理的壓實。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種變厚度路面結(jié)構(gòu)層壓實參數(shù)的確定方法，包括如下步驟：

一、變厚度“異型體”代表厚度的確定

選取d1、d2、d3、d4四個代表厚度，其中：d1為瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范規(guī)定的該種材料的最小壓實厚度，d4為“異型體”的最大厚度，在d1與d4之間等間距選取兩個代表厚度d2、d3。

二、確定旋轉(zhuǎn)壓實試驗溫度

選取材料的初始厚度d，固定旋轉(zhuǎn)壓實次數(shù)n，在t1、t2、t3、t4四個不同的溫度情況下分別進(jìn)行室內(nèi)旋轉(zhuǎn)壓實試驗，得到不同溫度情況下試件壓實后的空隙率α與溫度t的關(guān)系曲線，結(jié)合材料壓實后的設(shè)計空隙率α1，確定合適的旋轉(zhuǎn)壓實溫度t0。

三、變厚度的路面結(jié)構(gòu)層材料的最大旋轉(zhuǎn)壓實次數(shù)

選取d1、d2、d3、d4四個不同初始厚度的路面結(jié)構(gòu)層材料，在壓實溫度為t0的情況下進(jìn)行室內(nèi)旋轉(zhuǎn)壓實試驗，得到d1、d2、d3、d4不同初始厚度試件的厚度變化率與旋轉(zhuǎn)壓實次數(shù)n的關(guān)系，通過厚度變化率與旋轉(zhuǎn)壓實次數(shù)n的關(guān)系，確定d1、d2、d3、d4不同初始厚度對應(yīng)的最大旋轉(zhuǎn)壓實次數(shù)n1max、n2max、n3max、n4max。

四、變厚度的路面結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)壓實次數(shù)與空隙率的關(guān)系測定

選取d1、d2、d3、d4四個不同初始厚度的路面結(jié)構(gòu)層材料，在壓實溫度為t0的情況下，對每個不同初始厚度的試件分別選取三個不同的旋轉(zhuǎn)壓實次數(shù)ni1、ni2、ni3進(jìn)行室內(nèi)旋轉(zhuǎn)壓實試驗，分別得到d1、d2、d3、d4不同初始厚度試件的空隙率α與旋轉(zhuǎn)壓實次數(shù)n的關(guān)系。

五、變厚度的路面結(jié)構(gòu)壓實遍數(shù)的確定

結(jié)合步驟四得到的不同初始厚度試件的空隙率α與旋轉(zhuǎn)壓實次數(shù)n的關(guān)系，結(jié)合材料壓實后的設(shè)計空隙率α1，通過線性插值得到d1、d2、d3、d4四個不同初始厚度對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)壓實次數(shù)n1、n2、n3、n4；結(jié)合瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范對該種材料最小壓實厚度d1對應(yīng)的壓實遍數(shù)n1的規(guī)定，按照公式ni=n1ni/n1確定變厚度“異型體”不同厚度d2、d3、d4處對應(yīng)的合理的壓實遍數(shù)n2、n3、n4。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

本發(fā)明可以根據(jù)變厚度路面結(jié)構(gòu)的實際情況，合理地確定相應(yīng)的壓實遍數(shù)，從而可以有效地保證變厚度路面結(jié)構(gòu)層的施工質(zhì)量，避免變厚度路面結(jié)構(gòu)層施工過程中出現(xiàn)“過壓”及“欠壓”的現(xiàn)象發(fā)生。

附圖說明

圖1為變厚度路面結(jié)構(gòu)“異型體”示意圖；

圖2為不同溫度情況下壓實后的材料空隙率；

圖3為試件高度比與壓實次數(shù)的關(guān)系；

圖4為空隙率與旋轉(zhuǎn)壓實次數(shù)的關(guān)系，a)：d1=7.2cm，b)：d2=9.6cm，c)：d3=12.0cm，d)：d4=14.4cm。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明，但并不局限于此，凡是對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍中。

具體實施方式一：本實施方式提供了一種變厚度路面結(jié)構(gòu)層壓實參數(shù)的確定方法，通過室內(nèi)旋轉(zhuǎn)壓實試驗，通過相關(guān)計算，得到變厚度“異型體”的合理壓實遍數(shù)，具體實施步驟如下：

一、變厚度“異型體”代表厚度的確定

根據(jù)變厚度“異型體”的特點，選取代表厚度di（i分別取1、2、3、4），其中：d1為瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范規(guī)定的該種材料的最小壓實厚度，d4為“異型體”的最大厚度，在d1與d4之間等間距選取兩個代表厚度，即d2、d3（如圖1所示）。

二、確定旋轉(zhuǎn)壓實試驗溫度

選取材料的初始厚度為d=0.6（d2+d3）進(jìn)行室內(nèi)的旋轉(zhuǎn)壓實試驗。選取t1、t2、t3、t4四個不同的溫度（130℃≤t1<t2<t3<t4≤160℃）分別進(jìn)行壓實試驗，并且固定旋轉(zhuǎn)壓實次數(shù)n=120次，得到不同溫度情況下試件壓實后的空隙率α與溫度t的關(guān)系曲線，結(jié)合材料壓實后的設(shè)計空隙率α1，確定合適的旋轉(zhuǎn)壓實溫度t0。

三、變厚度的路面結(jié)構(gòu)層材料的最大旋轉(zhuǎn)壓實次數(shù)

選取d1、d2、d3、d4四個不同初始厚度（d1=1.2d1、d2=1.2d2、d3=1.2d3、d4=1.2d4）的路面結(jié)構(gòu)層材料進(jìn)行室內(nèi)的旋轉(zhuǎn)壓實試驗，壓實的溫度為t0。通過旋轉(zhuǎn)壓實試驗，得到不同初始厚度試件的厚度變化率與旋轉(zhuǎn)壓實次數(shù)n的關(guān)系。通過厚度變化率與旋轉(zhuǎn)壓實次數(shù)的關(guān)系，確定d1、d2、d3、d4不同初始厚度對應(yīng)的最大旋轉(zhuǎn)壓實次數(shù)n1max、n2max、n3max、n4max。

四、變厚度的路面結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)壓實次數(shù)與空隙率的關(guān)系測定

選取d1、d2、d3、d4四個不同初始厚度的路面結(jié)構(gòu)層材料進(jìn)行室內(nèi)的旋轉(zhuǎn)壓實試驗，壓實的溫度為t0。對每個不同初始高度的試件，分別選取三個不同的旋轉(zhuǎn)壓實次數(shù)ni1、ni2、ni3（ni1<ni2<ni3，i分別取1、2、3、4，代表四個不同初始高度的試件），并且保證ni3≤nimax（i分別取1、2、3、4），并且間隔為50次。通過試驗分別得到d1、d2、d3、d4四個不同初始厚度試件的空隙率α與旋轉(zhuǎn)壓實次數(shù)n的關(guān)系。

五、變厚度的路面結(jié)構(gòu)壓實遍數(shù)的確定

結(jié)合步驟四得到的不同初始厚度情況下的試件空隙率與旋轉(zhuǎn)壓實次數(shù)的關(guān)系，結(jié)合材料壓實后的設(shè)計空隙率α1，通過線性插值得到初始厚度di對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)壓實次數(shù)ni（i分別取1、2、3、4）。結(jié)合瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范對該種材料最小壓實厚度（d1）對應(yīng)的壓實遍數(shù)的規(guī)定（假定規(guī)定的壓實遍數(shù)為n1），則對于變厚度“異型體”不同厚度（d2、d3、d4）對應(yīng)的合理壓實遍數(shù)（n2、n3、n4）可以通過公式ni/n1=ni/n1（i分別取2、3、4）計算，即ni=n1ni/n1，從而可以確定變厚度“異型體”不同厚度處對應(yīng)的合理的壓實遍數(shù)。

具體實施方式二：本實施方式中，假定變厚度“異型體”結(jié)構(gòu)層的最大厚度為12cm，材料的設(shè)計空隙率α1=5.5%，規(guī)范規(guī)定的該種材料的最小壓實厚度d1=6cm。變厚度路面結(jié)構(gòu)層壓實參數(shù)的具體確定步驟如下：

一、變厚度“異型體”代表厚度的確定

規(guī)范規(guī)定的該種材料的最小壓實厚度d1=6cm，d4為“異型體”的最大厚度，即d4=12cm，在d1與d4之間等間距選取兩個代表厚度，即d2=8cm，d3=10cm。

二、確定旋轉(zhuǎn)壓實試驗溫度

選取材料的初始厚度為d=0.6(d2+d3)=0.6×(8+10)=10.8cm進(jìn)行室內(nèi)的旋轉(zhuǎn)壓實試驗。選取四個不同的溫度（t1=130℃，t2=140℃，t3=150℃，t4=160℃）分別進(jìn)行壓實試驗，并且固定旋轉(zhuǎn)壓實次數(shù)n=120次，測試旋轉(zhuǎn)壓實后試件的空隙率，得到不同溫度情況下試件壓實后的空隙率α與溫度t的關(guān)系曲線，如圖2所示。結(jié)合材料壓實后的設(shè)計空隙率α1=5.5%，通過插值確定合適的壓實溫度t0=148℃。

三、變厚度的路面結(jié)構(gòu)層材料的最大旋轉(zhuǎn)壓實次數(shù)

選取四個不同初始厚度（d1=1.2d1=1.2×6=7.2cm、d2=1.2d2=1.2×8=9.6cm、d3=1.2d3=1.2×10=12.0cm、d4=1.2d4=1.2×12=14.4cm）的路面結(jié)構(gòu)層材料進(jìn)行室內(nèi)的旋轉(zhuǎn)壓實試驗，壓實的溫度為t0=148。通過旋轉(zhuǎn)壓實試驗，得到不同初始厚度試件的厚度變化率與旋轉(zhuǎn)壓實次數(shù)n的關(guān)系，如圖3所示。通過圖3可知，隨著壓實次數(shù)的增加，試件厚度逐漸減小，當(dāng)壓實次數(shù)達(dá)到一定值時，試件厚度趨于穩(wěn)定，此時對應(yīng)的壓實次數(shù)即為最大旋轉(zhuǎn)壓實次數(shù)，通過圖3可以確定對于不同初始厚度試件的最大壓實次數(shù)分別為n1max=130、n2max=160、n3max=180、n4max=210。

四、變厚度的路面結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)壓實次數(shù)與空隙率的關(guān)系測定

選取四個不同初始厚度（d1=7.2cm、d2=9.6cm、d3=12.0cm、d4=14.4cm）的路面結(jié)構(gòu)層材料進(jìn)行室內(nèi)的旋轉(zhuǎn)壓實試驗，壓實的溫度為t0=148℃。對每個不同初始高度的初始試件，分別選取ni1、ni2、ni3三個不同的旋轉(zhuǎn)壓實次數(shù)，并且保證ni3≤nimax，并且間隔為50次。由于n1max=130、n2max=160、n3max=180、n4max=210，由此確定：n11=30，n12=80，n13=130；n21=60，n22=110，n23=160；n31=80，n32=130，n33=180；n41=110，n42=160，n43=210。通過試驗分別得到四個不同初始厚度試件的空隙率α與旋轉(zhuǎn)壓實次數(shù)n的關(guān)系，如圖4所示。

五、變厚度的路面結(jié)構(gòu)壓實遍數(shù)的確定

結(jié)合步驟四得到的不同初始厚度情況下的試件空隙率與旋轉(zhuǎn)壓實次數(shù)的關(guān)系，結(jié)合材料壓實后的設(shè)計空隙率α1=5.5%，通過線性插值得到初始厚度（d1=7.2cm、d2=9.6cm、d3=12.0cm、d4=14.4cm）對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)壓實次數(shù)分別為：n1=61、n2=81、n3=109、n4=136。結(jié)合瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范對該種材料最小壓實厚度（d1=6cm）對應(yīng)的壓實遍數(shù)的規(guī)定n1=6遍，則對于變厚度“異型體”不同厚度（d2、d3、d4）對應(yīng)的合理壓實遍數(shù)（n2、n3、n4）可以通過公式ni/n1=ni/n1（i分別取2、3、4）計算，即ni=n1ni/n1，則有n2=6×81/61=8遍；n3=6×109/61=11遍；n4=6×136/61=13遍。因此，變厚度“異型體”不同厚度處的合理壓實遍數(shù)分別為6遍、8遍、11遍、13遍。