專利名稱：一種橡膠顆粒瀝青路面除冰效果測試方法
技術領域：
本發明涉及一種路面除冰效果測試方法，特別涉及一種橡膠顆粒浙青路面除冰效果測試方法。
背景技術：
國內外浙青路面除冰的方法分為主動與被動兩種。主動除冰的方法主要包括添加彈性材料型鋪裝技術、添加鹽化物類鋪裝技術及熱力融冰雪技術，被動除冰包括常見的撒布融雪劑、機械除冰、人工除冰等方法。本發明針對添加彈性材料的浙青路面主動除冰技術。國內外常見的彈性材料填充型除冰路面為橡膠顆粒浙青路面，此類路面除冰效果的評價方法主要有以下幾種冰層粘結強度試驗、靜載試驗、仿車轍試驗等，其中冰層粘結強度試驗能夠定量得出冰層與試件之間的粘結強度作為評價除冰性能的指標，其荷載作用方式也符合冰層的破壞模式，但其存在以下不足之處①試驗操作比較復雜，現場實施不便試驗所需時間較長；③無紡布的存在改變了冰層的力學性能，不能反映真實情況。靜載試驗 采用靜載加載方式，在一定程度上模擬了車輪荷載對路面表面的冰層施加的壓應力狀態，但實際上，路面表面的冰層承受的是車輛荷載的動態重復作用，因此，該方法對實際狀況的模擬性較差。仿車轍試驗能夠很好的模擬冰層在車輪反復碾壓作用下的受力狀況，且操作簡單，試驗結果直觀，但由于采用仿車轍試驗其測試面積比較小，在小區域內量測大量瑣碎的面積區域及短小裂紋必然耗時，且受主觀因素的影響比較大。此外，對于裂紋換算面積所用的影響因子取值也有待商榷。
發明內容
為克服上述不足，本發明提供一種橡膠顆粒浙青路面除冰效果測試方法，采用如下步驟實施步驟一制作浙青路面試件，在室溫中將所述浙青路面試件放置24h后脫模，取出所述浙青路面試件；步驟二 在所制作的浙青路面試件上凍結一層厚度均勻的冰層，所述冰層表面水平;步驟三在試件上劃分多個測試區域，將橡膠顆粒浙青路面除冰效果測試裝置置于浙青路面試件上的某一測試區域的冰層上；步驟四將鋼球從由測試裝置的頂面在90s內落下20次；步驟五測量步驟三中選擇的所述某一測試區域內冰層的最大開裂長度并記錄；步驟六在所述浙青路面試件上的其他測試區域重復步驟四至步驟五；步驟七按式^ = LCfflX/D0分別計算各測試區域冰層的破損率，以各測試區域破損率的平均值作為該試件除冰性能的評價指標，式中W為破損率，Lcfflx為冰層最大開裂長度，單位mm, D0為測試裝置的底板的直徑,單位mm。其中步驟一中的浙青路面試件為立方體，其尺寸為長30cm，寬30cm，高5cm。步驟二中形成的冰層表面水平，厚度為3mm 5mm,形成時間不少于2h。本發明的測試方法能夠很好的模擬輪胎對冰層的動態作用，試驗儀器簡便，成本低廉，能夠縮短鋼球重復落下所用的時間；采用最大裂縫長度作為評價指標中的關鍵因素，測量工作量小。本方法中不需要油壓千斤頂、電力系統的輔助，可用于室內橡膠顆粒浙青混合料設計中除冰效果的檢驗。
現在將參考附圖通過示例描述本 發明，其中圖I是本發明除冰效果測試裝置示意圖；圖2是本發明除冰效果測試的試件測試區域示意圖。其中I-環形鋼筋，2-多個鋼筋桿，3-鋼球，4-橡膠墊，5-第一鋼板，6-連接桿，7-第二鋼板。
具體實施例方式本發明提供一種橡膠顆粒浙青路面除冰效果測試裝置。參見圖1，該測試裝置包括環形鋼筋(1)，多個鋼筋桿(2)，鋼球(3)，橡膠墊(4)，第一鋼板(5)，連接桿(6)，第二鋼板(7)，所述多個鋼筋桿(2)沿環形鋼筋(I)的周向均勻分布，所述多個鋼筋桿(2)的一端與所述環形鋼筋(I)固定連接，另一端固定連接在第二鋼板(7)的上表面上，并與第二鋼板垂直，第一鋼板(5)與第二鋼板(7)平行同軸，所述第一鋼板(5)為圓形，所述第二鋼板(7)也為圓形，連接桿(6)的一端固定在第二鋼板(7)的上表面圓心處,另一端固定在第一鋼板
(5)的下表面圓心處，并與所述第一鋼板(5)和所述第二鋼板(7)垂直，所述第一鋼板(5)設置在由所述多個鋼筋桿圍成的空間內部，橡膠墊(4)固定在第一鋼板(5)的上表面上。其中環形鋼筋與鋼筋桿構成的支架用以控制鋼球3的下落高度，控制鋼球3的下落高度為200mm。橡膠墊4、第一鋼板5及連接桿6將鋼球3自由落體產生的沖擊力進行緩沖并傳遞至第二鋼板7，由第二鋼板7傳至接觸面，產生沖擊壓強。鋼球3的重量為280±10g ;橡膠墊4的厚度為2 4mm ;連接桿6的直徑及長度分別為14mm及100mm,以保證其具有合適的線剛度，剛度過大影響對沖擊力的緩沖效果，剛度小則在沖擊力的作用下易變形，影響試驗操作及結果；第二鋼板7的直徑為100±2_。鋼球3下落高度與重量、橡膠墊4的厚度、連接桿6的直徑與長度及第二鋼板7的直徑均影響沖擊壓強的大小，通過調整以上部件的尺寸參數可調整沖擊壓強的大小，模擬不同載重車輛對冰層的作用。本裝置選擇以上尺寸參數能夠使其產生的沖擊壓強在我國主要車型輪胎實際接地壓強的范圍0. 7MPa I. IMPa內，且鋼球3自由落體產生的沖擊力與輪胎對路面的作用力有相同的變化特征，橡膠墊4及連接桿6的存在使得該裝置能夠更好的模擬輪胎對路面的動態作用，因此，與現有測試裝置相比，本裝置可提高對實際狀況的模擬效果，提高試驗精度。本發明的測試裝置中不使用冰層與試件之間的無紡布，這與路面實際結冰的情況相同，因此試驗結果更科學。此外，本發明的測試裝置不需要如日本及國內其它評價方法中所示的油壓千斤頂、電力系統及其它設備的輔助，整個試驗系統結構組成簡單，因此，操作十分簡便，且測試時間短。對于橡膠顆粒浙青路面的除冰效果測試結果應選取合適的評價指標，該評價指標應能夠反映接觸面與冰層開裂程度之間的關系，本發明中以破損率作為評價指標，其定義為冰層開裂的最大長度與試驗裝置第二鋼板7直徑的比值。同時出現多個冰層開裂發散點時，以最長貫通裂縫作為冰層開裂的最大長度。破損率按式②計算。式中，^為破損率，Lcfflx為冰層開裂最大長度(mm)，D0為試驗裝置的底板也就是第二鋼板7的直徑(mm)。Dr = Lcmx/D0式②本發明中橡膠顆粒浙青路面除冰效果的測試按如下步驟進行(I)制作長30cm,寬30cm,高5cm的浙青路面試件,在室溫中將所述浙青路面試件放置24h后脫模，以確保試件內部形成均勻、穩定結構； (2)在步驟(I)中制作的試件上凍結一層厚度均勻的冰層，冰層表面水平，厚度3 5mm，形成時間不少于2h。冰層厚度是影響試驗評價指標的關鍵因素，太薄或者太厚均會影響本試驗方法的有效性，即難以區分不同橡膠顆粒含量浙青路面的除冰效果，本發明采用的3 5_的厚度即與正常情況較為接近，同時也能較好的區分不同橡膠顆粒含量浙青路面的除冰效果。本發明采用的冰層形成時間不少于2h可確保冰層與試件之間粘結牢固，冰層均勻穩定，冰層形成時間過短會導致粘接不牢固，不穩定，形成時間過長則會影響測試效果，導致測試效果不準確。(3)如圖2所示，在試件上劃分多個測試區域，將橡膠顆粒浙青路面除冰效果測試裝置置于試件上某一測試區域的冰層上；(4)將鋼球3從由環形鋼筋I與鋼筋桿2構成的支架頂面迅速落下20次，時間控制在90s內，以減小冰層性質受時間及溫度的影響增加試驗結果的不確定因素；由于鋼球落下次數提高會延長試驗時間，而減少落下次數會降低本方法評價不同橡膠顆粒含量浙青路面除冰效果的區分度，因此優選確定鋼球3落下20次，時間控制在90s內。(5)迅速測量測試區域內冰層的最大開裂長度并記錄；(6)逐一對其它測試區域進行步驟(4) (5)；(7)按式^ = LCfflX/D0分別計算各測區冰層的破損率，以各測試區域破損率的平均值作為該試件除冰性能的評價指標。橡膠顆粒浙青路面除冰性能是較普通浙青路面而言的，因此，只有比較這兩種浙青路面的破損率指標才有意義。本方法中破損率的大小受橡膠顆粒摻量的影響較大，數值越大說明除冰性能越好。與現有技術相比，本發明具有以下優點(I)能夠很好的模擬輪胎對冰層的動態作用，試驗結果更具科學性。本方法中采用鋼球自由落體產生的沖擊力來模擬車輛輪胎對冰層的作用力，二者具有相同的變化規律，即先增大后減小且變化周期短，而且本方法中在鋼球與鋼板的接觸面之間增加厚度為2 4mm的橡膠墊，一方面可以將剛性沖擊轉變為與輪胎接地相似的柔性沖擊，改善了模擬效果；另一方面，可以更好的將沖擊壓強控制在車輛輪載產生的接地壓強范圍內，因此試驗結果更具科學性。(2)試驗操作簡單，快捷省時。為降低時間因素對試驗結果的影響，本方法中從試驗裝置及評價指標兩方面考慮提高試驗效率，一是采用支架形式控制鋼球下落高度而非管型裝置，操作簡便，能夠縮短鋼球重復落下所用的時間；二是采用最大裂縫長度作為評價指標中的關鍵因素，測量工作量小。五個測區全部完成所需的時間可控制在IOmin左右。(3)試驗儀器簡便，成本低廉。本試驗裝置構造簡單，加工方便且用材少，與現有方法相比成本甚微。(4)節能環保。與現有技術相比，本測量方法不需要油壓千斤頂、電力系統的輔助，實現零能源消耗。 (5)適用范圍廣。本發明的測試方法不僅可用于室內橡膠顆粒浙青混合料設計中除冰效果的檢驗，用于室外道路的現場評價其操作也非常簡便。
權利要求
1.一種橡膠顆粒浙青路面除冰效果測試方法，采用如下步驟實施 步驟一制作浙青路面試件，在室溫中將所述浙青路面試件放置24h后脫模，取出所述浙青路面試件； 步驟二 在所制作的浙青路面試件上凍結一層厚度均勻的冰層，所述冰層表面水平；步驟三在試件上劃分多個測試區域，將橡膠顆粒浙青路面除冰效果測試裝置置于浙青路面試件上的某一測試區域的冰層上； 步驟四將鋼球從由測試裝置的頂面在90s內落下20次； 步驟五測量步驟三中選擇的所述某一測試區域內冰層的最大開裂長度并記錄； 步驟六在所述浙青路面試件上的其他測試區域重復步驟四至步驟五； 步驟七按式W = LCfflX/D0分別計算各測試區域冰層的破損率，以各測試區域破損率的平均值作為該試件除冰性能的評價指標，式中^為破損率，Lcmx為冰層最大開裂長度，單位 mm, D0為測試裝置的底板的直徑,單位mm。
2.如權利要求I所述的橡膠顆粒浙青路面除冰效果測試方法，其中步驟一中的浙青路面試件為立方體，其尺寸為長30cm，寬30cm，高5cm。
3.如權利要求I所述的橡膠顆粒浙青路面除冰效果測試方法，其中步驟二中形成的冰層表面水平，厚度為3mm 5mm,形成時間不少于2h。
全文摘要
本發明公開了一種橡膠顆粒瀝青路面除冰效果測試方法，能夠很好的模擬輪胎對冰層的動態作用，試驗儀器簡便，成本低廉，能夠縮短鋼球重復落下所用的時間；采用最大裂縫長度作為評價指標中的關鍵因素，測量工作量小。本方法中不需要油壓千斤頂、電力系統的輔助,可用于室內橡膠顆粒瀝青混合料設計中除冰效果的檢驗。
文檔編號G01N3/303GK102735556SQ20121025028
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月19日 優先權日2012年7月19日
發明者劉中林, 孟會林, 朱冀軍, 李彥偉, 王慶凱 申請人:河北省交通規劃設計院