一种半柔性路面水泥胶浆灌注饱和度的确定方法
阅读说明：本技术 一种半柔性路面水泥胶浆灌注饱和度的确定方法 (Method for determining grouting saturation of cement mortar of semi-flexible pavement ) 是由 刘黎萍 李佳豪 孙立军 程怀磊 于 2021-08-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种半柔性路面水泥胶浆灌注饱和度的确定方法,所述方法为：步骤S1、成型基体沥青混合料试件,脱模后测量试件的质量和体积；步骤S2、测量试件的水中质量,计算基体沥青混合料的连通空隙率；步骤S3、成型水泥胶浆圆柱体试件,养生脱模后测量试件的质量和体积,计算试件的密度；步骤S4、灌注水泥胶浆成型半柔性路面材料试件,养生脱模后测试试件的质量,计算半柔性路面材料试件的灌注饱和度。本发明解决了现有半柔性路面灌注率指标确定方法存在较大误差的问题。(The invention discloses a method for determining the perfusion saturation of cement mortar on a semi-flexible pavement, which comprises the following steps: s1, forming a matrix asphalt mixture test piece, and measuring the mass and the volume of the test piece after demolding; s2, measuring the water quality of the test piece, and calculating the communication porosity of the matrix asphalt mixture; s3, forming a cement mortar cylindrical test piece, measuring the mass and the volume of the test piece after curing and demolding, and calculating the density of the test piece; and S4, pouring cement mortar to form a semi-flexible pavement material test piece, testing the quality of the test piece after curing and demolding, and calculating the pouring saturation of the semi-flexible pavement material test piece. The method solves the problem that the existing method for determining the perfusion rate index of the semi-flexible pavement has large errors.)
技术领域
本发明涉及交通道路试验技术领域，具体涉及一种半柔性路面水泥胶浆灌注饱和度的确定方法。
背景技术
灌注饱和度是指灌入基体沥青混合料的水泥胶浆的体积占连通空隙率体积的百分比，代表半柔性路面内部的饱和程度。研究表明，灌注饱和度对灌注式半柔性路面材料的力学性能有很大的影响，灌注饱和度越高，强度和稳定性越好。
目前常用的半柔性路面灌注率测试方法，首先是采用水中重法测试基体沥青混合料的连通空隙率，灌浆养生结束后再用水中重法测试连通空隙率，采用两次测试的差值求得灌注率。这样计算灌注饱和度会存在一个问题：在理论上灌注饱和度无法达到100％。灌注饱和度作为评价水泥胶浆灌注实际效果的指标，反映的应该是水泥胶浆在灌注时充满连通空隙的程度，即水泥胶浆与沥青之间的空隙的相对大小，灌注饱和度的理论最大值应为100％。因为试件中的水泥具有吸水性，用水中重法测试灌浆后试件的连通空隙率时，水泥吸收的水的体积也会被当做连通空隙体积，即使水泥胶浆全部充满基体沥青混合料的连通空隙，灌注饱和度也不可能达到100％。
发明内容
为此，本发明提供一种半柔性路面水泥胶浆灌注饱和度的确定方法，以解决现有半柔性路面灌注率指标确定方法存在较大误差的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明公开了一种半柔性路面水泥胶浆灌注饱和度的确定方法，所述方法为：步骤S1、成型基体沥青混合料试件，脱模后测量试件的质量和体积；
步骤S2、测量试件的水中质量，计算基体沥青混合料的连通空隙率；
步骤S3、成型水泥胶浆圆柱体试件，养生脱模后测量试件的质量和体积，计算试件的密度；
步骤S4、灌注水泥胶浆成型半柔性路面材料试件，养生脱模后测试试件的质量，计算半柔性路面材料试件的灌注饱和度。
进一步地，所述步骤S1中，基体沥青混合料采用马歇尔击实法成型，称取试件的空中质量时，除去试件表面的浮粒，用电风扇将马歇尔试件吹干至恒重，用卡尺测取试件的直径与厚度，精确至0.1mm，测直径时选取上下两个断面测定结果的平均值，厚度取四次十字对称测定的平均值。
进一步地，所述步骤S2中，将溢流水箱水温保持在25℃±0.5℃，挂上网篮，浸入溢流水箱中，调节水位，将天平调平并复零，把试件置于网篮中，浸水中约3～5min，待天平稳定后，测定其水中质量。
进一步地，所述步骤S2中，连通空隙率计算方法为：
式中：VVc—连通空隙率％；
Vm—混合料和封闭空隙的体积mm3；
ma—干燥试件的空中质量g；
mw—试件的水中质量g；
ρw—25℃水的密度，取0.9971g/cm3；
V—试件的体积mm3；
试验结果应以一组试件的连通空隙率的平均值表示，一组试件为3～6个，精确至0.1％。
进一步地，所述步骤S3中，水泥试件采用马歇尔击实法所用铁制套筒制备，试件浇筑完成后静置24小时，将试件拆模，置于温度为20℃±3℃，湿度≥90％的养生室内养生三天，称取试件的空中质量时，除去试件表面的浮粒，用电风扇将马歇尔试件吹干至恒重，用卡尺测取试件的直径与厚度，精确至0.1mm，测直径时选取上下两个断面测定结果的平均值，厚度取四次十字对称测定的平均值。
进一步地，所述步骤S3中，水泥胶浆密度计算式为：
式中：ρs——水泥试件的密度g/mm3；
ms——水泥试件的质量g；
Vs——水泥试件的体积mm3。
进一步地，所述步骤S4中，灌浆前用PET塑料板和透明胶带纸将马歇尔试件的底部和侧面紧密包裹，侧面高出试件1～2cm以便灌浆，将拌好的水泥胶浆沿一侧缓慢灌入，直到浆体没过试件1cm，等浆体不再下渗，用刮刀刮掉表面水泥浆，静置24小时后，将试件拆模，置于温度为20℃±3℃，湿度≥90％的养生室内养生3天，用电风扇将上述试件吹干至恒重，测定灌浆后马歇尔试件的空中质量。
进一步地，所述步骤S4中，灌注饱和度按下式计算：
式中：Vc——灌入水泥胶浆的体积mm3；
m'a——半柔性路面材料试件的空中质量g；
ma——基体沥青混合料试件的空中质量g；
Pr——灌注饱和度％；
试验结果应以一组试件的灌注饱和度平均值表示，一组试件为3～6个，精确至0.1％。
本发明具有如下优点：
本发明公开了一种半柔性路面水泥胶浆灌注饱和度的确定方法，测试精度高，传统方法灌注率指标通过两次水中重法测试灌浆后试件的连通空隙率并计算差值得到灌注饱和度，灌浆后水泥与沥青界面之间可能会形成封闭体积且水泥吸收的水的体积也会被当做连通空隙体积，造成测试不准确从而影响试验结果；本发明则称取灌浆前后试件质量和水泥密度确定灌浆量并计算灌注饱和度，并不受水泥与沥青界面之间封闭体积、水泥吸水性的影响，得到的结果更准确；
操作更加方便，传统方法在测试灌浆后试件的水中重时每个试件需要浸水中约3～5min，待天平稳定后读数，测试完成还需将试件吹干至恒重后才能进行其他试验，费时费力；本发明只需测试一次水泥胶浆的密度，使用同一配比水泥胶浆的试件只需测试空中质量，无需浸水测试，测试完成后试件可直接进行其他试验。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引申获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本发明实施例提供的一种半柔性路面水泥胶浆灌注饱和度的确定方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的本发明测试结果与传统方法测试结果对比图；
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
参考图1，本实施例公开了一种半柔性路面水泥胶浆灌注饱和度的确定方法，所述方法为：
步骤1、成型基体沥青混合料试件，设计空隙率25％，24h后脱模，测试试件的质量和体积；
步骤S2、测量试件的水中质量，计算基体沥青混合料的连通空隙率；
步骤S3、采用某品牌成品水泥胶浆，水胶比0.42，流动度15.3s，成型水泥胶浆圆柱体试件，养生脱模后测量试件的质量和体积，计算试件的密度；
步骤S4、灌注水泥胶浆成型半柔性路面材料试件，养生脱模后测试试件的质量，计算半柔性路面材料试件的灌注饱和度。
在步骤S1中，基体沥青混合料采用马歇尔击实法成型，称取试件的空中质量时，除去试件表面的浮粒，用电风扇将马歇尔试件吹干至恒重，用卡尺测取试件的直径与厚度，精确至0.1mm，测直径时选取上下两个断面测定结果的平均值，厚度取四次十字对称测定的平均值。
马歇尔击实法为：将拌好的沥青混合料均匀称取一个试件所需的用量，约1200g/4050g，当已知沥青混合料的密度时，可根据试件的标准尺寸计算并乘以1.03得到要求的混合料数量；
在试件制作过程中，为防止混合料温度下降，应连盘放在烘箱中保温。从烘箱中取出预热的试模及套筒，用沾有少许黄油的棉纱檫拭套筒，底座及击实锤底面，将试模装在底座上，垫一张圆形的吸油性小的纸，按四分法从四个方向用小铲将混合料铲人试模中，用插刀或大螺丝刀沿周边插捣15次，中间10次。插捣后将沥青混合料表面整平成凸圆弧面。对大型马歇尔试件，混合料分两次加入，每次插捣次数同上；
插入温度计，至混合料中心附近，检查混合料温度；
待混合料温度符合要求的压实温度后，将试模连同底座一起放在击实台上固定，在装好的混合料上面垫一张吸油性小的圆纸，再将装有击实仪锤及导向棒的压实头插入试模中，开启本击实仪开始实验；
在步骤S2中，将溢流水箱水温保持在25℃±0.5℃，挂上网篮，浸入溢流水箱中，调节水位，将天平调平并复零，把试件置于网篮中，浸水中约3～5min，待天平稳定后，测定其水中质量；
连通空隙率计算方法为：
式中：VVc—连通空隙率％；
Vm—混合料和封闭空隙的体积mm3；
ma—干燥试件的空中质量g；
mw—试件的水中质量g；
ρw—25℃水的密度，取0.9971g/cm3；
V—试件的体积mm3；
试验结果应以一组试件的连通空隙率的平均值表示，精确至0.1％。
在步骤S3中，水泥试件采用马歇尔击实法所用铁制套筒，试件浇筑完成后静置24小时，将试件拆模，置于温度为20℃±3℃，湿度≥90％的养生室内养生三天，称取试件的空中质量时，除去试件表面的浮粒，用电风扇将马歇尔试件吹干至恒重，用卡尺测取试件的直径与厚度，精确至0.1mm，测直径时选取上下两个断面测定结果的平均值，厚度取四次十字对称测定的平均值。
水泥胶浆密度计算式为：
式中：ρs——水泥试件的密度g/mm3；
ms——水泥试件的质量g；
Vs——水泥试件的体积mm3。
在步骤S4中，灌浆前用PET塑料板和透明胶带纸将马歇尔试件的底部和侧面紧密包裹，侧面高出试件1～2cm以便灌浆，将拌好的水泥胶浆沿一侧缓慢灌入，直到浆体没过试件1cm，等浆体不再下渗，用刮刀刮掉表面水泥浆，静置24小时后，将试件拆模，置于温度为20℃±3℃，湿度≥90％的养生室内养生3天，用电风扇将上述试件吹干至恒重，测定灌浆后马歇尔试件的空中质量。
灌注饱和度按下式计算：
式中：Vc——灌入水泥胶浆的体积mm3；
m'a——半柔性路面材料试件的空中质量g；
ma——基体沥青混合料试件的空中质量g；
Pr——灌注饱和度％；
试验结果应以一组试件的灌注饱和度平均值表示，精确至0.1％。
与本实施例对应的一个对比例为：
步骤S1：成型基体沥青混合料试件，设计空隙率25％，24h后脱模，测试试件的质量和体积；
步骤S2：测试试件的水中质量，计算基体沥青混合料的连通空隙率；
步骤S3：采用某品牌成品水泥胶浆，水胶比0.42，流动度15.3s，灌注水泥胶浆成型半柔性路面材料试件；
步骤S4：养生脱模后测试试件的连通空隙率，计算半柔性路面材料试件的灌注率。
本实施例公开的一种半柔性路面水泥胶浆灌注饱和度的确定方法，测试精度高，传统方法灌注率指标通过两次水中重法测试灌浆后试件的连通空隙率并计算差值得到，灌浆后水泥与沥青界面之间可能会形成封闭体积且水泥吸收的水的体积也会被当做连通空隙体积，造成测试不准确从而影响试验结果；本发明则称取灌浆前后试件质量和水泥密度确定灌浆量并计算灌注饱和度，并不受水泥与沥青界面之间封闭体积、水泥吸水性的影响，得到的结果更准确；
操作更加方便，传统方法在测试灌浆后试件的水中重时每个试件需要浸水中约3～5min，待天平稳定后读数，测试完成还需将试件吹干至恒重后才能进行其他试验，费时费力；本发明只需测试一次水泥胶浆的密度，使用同一配比水泥胶浆的试件只需测试空中质量，无需浸水测试，测试完成后试件可直接进行其他试验。
实施例2
本实施例公开了一种半柔性路面水泥胶浆灌注饱和度的确定方法，所述方法为：
步骤S1：成型基体沥青混合料试件，设计空隙率25％，24h后脱模，测试试件的质量和体积；
步骤S2：测试试件的水中质量，计算基体沥青混合料的连通空隙率；
步骤S3：采用某品牌成品水泥胶浆，水胶比0.44，流动度13.5s，成型水泥胶浆圆柱体试件，养生脱模后测试试件的质量和体积，计算试件的密度；
步骤S4：灌注水泥胶浆成型半柔性路面材料试件，养生脱模后测试试件的质量，计算半柔性路面材料试件的灌注饱和度。
与本实施例对应的一个对比例为：
步骤S1：成型基体沥青混合料试件，设计空隙率25％，24h后脱模，测试试件的质量和体积；
步骤S2：测试试件的水中质量，计算基体沥青混合料的连通空隙率；
步骤S3：采用某品牌成品水泥胶浆，水胶比0.44，流动度13.5s，灌注水泥胶浆成型半柔性路面材料试件；
步骤S4：养生脱模后测试试件的连通空隙率，计算半柔性路面材料试件的灌注率。
实施例3
本实施例公开了一种半柔性路面水泥胶浆灌注饱和度的确定方法，所述方法为：
步骤S1：成型基体沥青混合料试件，设计空隙率25％，24h后脱模，测试试件的质量和体积；
步骤S2：测试试件的水中质量，计算基体沥青混合料的连通空隙率；
步骤S3：采用某品牌成品水泥胶浆，水胶比0.46，流动度11.9s，成型水泥胶浆圆柱体试件，养生脱模后测试试件的质量和体积，计算试件的密度；
步骤S4：灌注水泥胶浆成型半柔性路面材料试件，养生脱模后测试试件的质量，计算半柔性路面材料试件的灌注饱和度。
与本实施例对应的一个对比例为：
步骤S1：成型基体沥青混合料试件，设计空隙率25％，24h后脱模，测试试件的质量和体积；
步骤S2：测试试件的水中质量，计算基体沥青混合料的连通空隙率；
步骤S3：采用某品牌成品水泥胶浆，水胶比0.46，流动度11.9s，灌注水泥胶浆成型半柔性路面材料试件；
步骤S4：养生脱模后测试试件的连通空隙率，计算半柔性路面材料试件的灌注率。
参考图2，本实施例采用的方法与传统的方法对比测试结果进行比较，得到本发明测试灌注饱和度和传统方法测试灌注率之间满足的关系式为：
y＝1.3496x-0.0362
此公式的回归系数R2＝0.9737。
两种方法得到的结果呈线性关系，且拥有极好的相关性，可以认为两种方法是对同一试验结果的不同表达；本发明测试灌注饱和度明显高于传统方法测试灌注率，说明本方法排除了水泥材料吸水性的影响，测试结果更接近真实值，对材料设计及道路施工具有更好的指导作用。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
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