Artículo sobre el experimento Marshall
Palabras clave: muestra de núcleo de pavimento; prueba Marshall; necesidades
Prefacio
El pavimento asfáltico es el principal tipo de pavimento de carreteras en mi país. En los últimos años, con el rápido crecimiento del volumen de tráfico y la mejora continua de las cargas por eje, ha habido cada vez más problemas de calidad con el pavimento asfáltico. La vida útil de algunos tramos de la carretera ha superado con creces la vida útil de diseño, es decir, varios pavimentos. Han aparecido enfermedades que reducen seriamente la La función de uso del pavimento ha provocado impactos sociales adversos. Al buscar los datos de detección durante el proceso de construcción, se encontró que los datos de detección durante el proceso de construcción cumplían con los requisitos de diseño. Entonces, ¿cuáles son las causas del daño al pavimento asfáltico? Hay muchas razones para los daños al pavimento y los métodos también son diferentes, pero el juicio correcto y la identificación de las causas son sin duda muy importantes para eliminar los peligros ocultos de los accidentes por la calidad del pavimento asfáltico, mejorar y mejorar la calidad del pavimento asfáltico y extender la vida útil del pavimento asfáltico. vida útil del pavimento asfáltico. La estabilidad Marshall, el valor del flujo y la densidad son actualmente los indicadores de control más importantes del pavimento asfáltico. Controlar estrictamente la detección de estos indicadores es de gran importancia para mejorar la estabilidad a altas temperaturas, la resistencia a la deformación plástica, la compacidad y la porosidad del pavimento asfáltico. Al mismo tiempo, sólo reflejando real y objetivamente la estabilidad Marshall, el valor de flujo y la densidad del pavimento asfáltico se puede evaluar correctamente la calidad del pavimento asfáltico.
1 Regulaciones relevantes sobre los métodos de prueba actuales de China
Las "Especificaciones técnicas para la construcción de pavimentos asfálticos de carreteras" actuales de mi país (JTJ032-94) estipulan que la estabilidad Marshall y el flujo de mezcla en caliente El valor, la densidad y la relación de huecos del pavimento asfáltico deben muestrearse y probarse en la estación de mezcla. A través de una gran cantidad de pruebas, se ha demostrado que cuando las materias primas y la proporción de la mezcla son constantes, la estabilidad Marshall de la mezcla asfáltica está estrecha y positivamente relacionada con el grado de compactación de la muestra, y tiene una correlación lineal negativa con la proporción de vacíos. Debido a que la fracción vacía es una expresión diferente de la densidad, la densidad tiene una influencia crucial en la estabilidad de Marshall. Según los resultados de las pruebas, además de la proporción de mezcla de materiales, la densidad de la muestra moldeada interior también depende en gran medida del número de pasadas de compactación (trabajo de compactación) y de la temperatura de compactación. Cuanto mayor sea el número de pasadas de compactación, mayor será el trabajo de compactación por unidad de volumen de la mezcla asfáltica y más fácil será compactar la muestra. Del mismo modo, debido a las características del propio material asfáltico, dentro de un determinado rango, a mayor temperatura, menor su viscosidad y peor su capacidad para resistir la deformación plástica. Bajo la acción de una fuerza externa, es más probable que la muestra se compacte. Por lo tanto, los resultados de detección obtenidos mediante este método no pueden reflejar verdaderamente la calidad real del pavimento asfáltico.
2. La necesidad de utilizar muestras de núcleos in situ para la prueba Marshall
La relación de huecos, la saturación de asfalto, el porcentaje de volumen de asfalto, calculados a partir de la prueba Marshall, la prueba de densidad y las muestras moldeadas en interiores. Indicadores como la proporción de huecos minerales no pueden representar la verdadera calidad de la superficie de la carretera. No es difícil analizar que los principales factores que afectan la calidad del pavimento asfáltico son la calidad de las materias primas, la proporción de mezcla de materiales (gradación mineral) y la densidad de compactación de la mezcla asfáltica. Si las muestras de prueba tomadas en la estación de mezcla se utilizan para representar la condición real de la superficie de la carretera, se deben cumplir al menos las dos condiciones necesarias siguientes: (1) la calidad y la proporción de mezcla de las materias primas son consistentes con las realmente utilizadas en la superficie de la carretera; (2) la calidad de las muestras de prueba. El grado de compactación es consistente con el de la superficie de la carretera. Sin embargo, en la construcción real, debido a la segregación de la mezcla durante el transporte y la pavimentación, la proporción de mezcla de los materiales del pavimento cambiará localmente. Lo que es más grave es que el trabajo de compactación en la prueba interior es el trabajo de compactación estándar especificado en las normas de prueba. El trabajo de compactación depende del tonelaje del rodillo, el número de pasadas de rodadura y la combinación de maquinaria de compactación, por lo que el trabajo de compactación. no es necesariamente igual a la presión de la superficie de la carretera. En la práctica real, es difícil que la temperatura de rodadura de la construcción sea consistente con la temperatura de prueba interior, o incluso difiere mucho. Por las razones anteriores, es fácil ver que la estabilidad Marshall, el valor del flujo, la densidad y otros indicadores obtenidos de las muestras moldeadas tomadas de la estación de mezcla son difíciles de representar verdaderamente la calidad del pavimento asfáltico en el sitio. Si se utiliza como pieza de prueba la muestra de núcleo perforada por una máquina perforadora, se pueden detectar indicadores como la estabilidad, el valor del flujo, la densidad, etc., que pueden representar mejor la verdadera calidad del pavimento asfáltico.
3. La viabilidad de utilizar muestras de núcleos in situ en lugar de muestras moldeadas en la estación de mezcla para realizar pruebas Marshall
T0710-2000 en "Especificaciones de pruebas para asfalto y mezclas asfálticas en ingeniería de carreteras". " JTJ052-2000 Se estipula el método de prueba Marshall para núcleos de perforación de pavimento asfáltico, pero la descripción también dice: "Dado que el diámetro de la broca suele ser de 100 mm y 150 mm, el diámetro de la pieza de prueba debe ser inferior a 101,6 mm o 65438 Por lo tanto, los resultados de la prueba de este método no se pueden utilizar como prueba para el asfalto". Esto muestra que la prueba Marshall de muestras de núcleos de pavimento asfáltico no se puede utilizar como base para probar si el pavimento asfáltico está calificado. La razón principal es que. el diámetro de la muestra del núcleo es demasiado pequeño e inconsistente con la curvatura del penetrador del probador Marshall, que es propenso a errores de prueba. Si esto se limita a esto, es completamente posible para nosotros cambiar el grado de coincidencia entre la muestra del núcleo y el penetrador de muestra Marshall, eliminando así el error de prueba resultante. 3.1 El penetrador existente se modificó para mejorar la coherencia entre la muestra central y el penetrador. De acuerdo con los procedimientos de prueba actuales, el penetrador de la pieza de prueba Marshall se fabrica con un diámetro interno de curvatura fijo. El penetrador de la pieza de prueba Marshall grande es de 152,4 mm. Aquí, se utiliza el penetrador de la pieza de prueba Marshall estándar. como ejemplo, si el diámetro de la muestra del núcleo es de 99,8 mm, la diferencia con el diámetro de la muestra estándar de 101,6 mm es 65433. En la operación real, para eliminar la desviación de 1,8 mm, se necesitan dos juntas con la misma longitud y ancho que el penetrador. se cortan de una placa de metal de 0,9 mm de espesor y la hoja se dobla con la misma curvatura que el penetrador. Durante la prueba, se colocaron dos juntas en el penetrador superior e inferior respectivamente para reducir el diámetro interior de la curvatura del penetrador en 65438 ± 0,8 mm, lo que puede eliminar la desviación de prueba mencionada anteriormente. Cabe señalar que debido a la influencia de factores como la precisión del mecanizado del diámetro interior de la broca, la excentricidad del equipo de perforación y la firmeza del equipo de perforación, la desviación entre el diámetro de la muestra del núcleo y el interior del penetrador El diámetro no es una constante. Al seleccionar el espesor de la junta, se puede contar el diámetro de la muestra del núcleo que se ha perforado y la mitad de la diferencia entre el límite superior (valor máximo) del diámetro de la muestra del núcleo y el valor especificado de la prueba Marshall. pieza se toma como valor del espesor de la junta seleccionada. Si la broca seleccionada es una broca estándar, la diferencia entre los diámetros de cada muestra generalmente no es muy grande y puede ignorarse.
3.2 Procesamiento de brocas especiales. Para las piezas de prueba Marshall estándar, ahora utilizamos comúnmente brocas con diámetros internos de 100 mm y 150 mm. Cuando la broca está fija, la diferencia entre el diámetro de la muestra del núcleo y el diámetro interno de la broca generalmente no excede los 0,5 mm. Tome un 1. ‰ broca como Por ejemplo, si el diámetro interior de la broca es de 100 Inm, el diámetro de la muestra del núcleo generalmente puede alcanzar 99,5 ~ 100 mm, lo que obviamente no es suficiente para el diámetro estándar de la pieza de prueba Marshall de 101,6 mm. De acuerdo con las condiciones de fuerza de la prueba Marshall, si la pieza de prueba y el penetrador no coinciden lo suficiente causará una concentración de tensiones, lo que conducirá a una falla prematura y al estado reológico de la muestra, lo que resultará en una disminución de la estabilidad Marshall y un aumento en el valor del flujo. , que no es adecuado como base para evaluar la calidad del pavimento asfáltico. Pero podemos encontrar que el error entre el diámetro interior de la broca y el diámetro de la pieza de perforación no es grande, lo que permite establecer el diámetro interior estándar de la broca. De hecho, las plataformas de perforación que se utilizan hoy en día no son plataformas de perforación especiales. Se utilizan para perforar muestras de núcleos de pavimentos asfálticos, materiales base de pavimentos semirrígidos y hormigón de cemento. De estas aplicaciones, sólo los pavimentos asfálticos tienen requisitos estrictos de diámetro del núcleo. Por lo tanto, si bien cumple con los requisitos básicos del pavimento asfáltico, no afecta el uso de otras piezas de perforación. Esto permite procesar el diámetro interior de la broca a 101,6 mm para cumplir con los requisitos de la prueba Marshall para extracción de muestras de pavimento asfáltico. Las brocas de 101,6 mm y 152,4 mm para pavimento asfáltico deben diseñarse y fabricarse especialmente incluso si no se utilizan con otras brocas.
4 Análisis de ejemplo
En los últimos años, hemos realizado una gran cantidad de pruebas Marshall en muestras de núcleos de hormigón asfáltico perforadas colocando juntas en el cabezal de presión del probador Marshall. Los resultados tienen buena regularidad y viabilidad.
Al comparar y analizar los resultados de la prueba de relación de mezcla objetivo de las muestras Marshall formadas en interiores con los resultados de la prueba Marshall de las muestras de núcleo perforadas por la entidad de ingeniería y los elementos de prueba relacionados, no es difícil encontrar que la porosidad, la densidad y la estabilidad están estrechamente relacionadas. Esto también puede demostrar la regularidad de los resultados de la prueba Marshall de la ingeniería de muestras de núcleos sólidos y la estabilidad del método de prueba de muestreo de muestras de núcleos. Al mismo tiempo, se nos recuerda que debemos esforzarnos por lograr la menor proporción de vacíos posible y la mayor densidad posible para lograr una mayor estabilidad vial y mejorar la calidad del servicio vial. Siempre que la muestra del núcleo perforada por la entidad de ingeniería coincida hasta cierto punto con el penetrador Marshall, los resultados de la prueba pueden alcanzar o estar cerca de los resultados de la prueba de muestras moldeadas en interiores bajo el mismo material y condiciones de proporción de mezcla. Por supuesto, debido al pequeño diámetro de la muestra del núcleo, incluso si la muestra del núcleo coincide bien con el penetrador, los resultados de la prueba aún se verán afectados hasta cierto punto, pero este efecto no es significativo.
5 Conclusiones
(1) Para que el diámetro de la muestra del núcleo perforado sea consistente con el diámetro de la pieza de prueba Marshall estándar, se recomienda hacer 101,6 ± 0,2 mm y 152,4 Brocas especiales para hormigón asfáltico de ±0,2 mm e incorporadas en la gestión de instrumentos de prueba especiales. (2) Se recomienda que cada subproyecto se utilice como una unidad para evaluar la prueba Marshall de perforación sólida de pavimento utilizando métodos estadísticos matemáticos. (3) La práctica ha demostrado que existe una relación funcional cada vez mayor entre la estabilidad Marshall y la densidad de la muestra, es decir, cuanto mayor es la densidad de la muestra, mayor es su estabilidad Marshall. Debido a que existe un problema con el porcentaje de compactación del pavimento asfáltico, también existe un problema con el porcentaje de estabilidad Marshall de las entidades de ingeniería. Se recomienda que el límite de confianza inferior de la estabilidad Marshall del núcleo de perforación de pavimento se especifique en función de la estabilidad Marshall de la relación de mezcla estándar (el grado de compactación es 100). (4) Dado que la densidad de la entidad de ingeniería no puede alcanzar la densidad de mezcla objetivo durante la etapa de construcción, la proporción de vacíos correspondiente también tendrá la misma diferencia. Para distinguirlo de la relación de vacíos de diseño, se recomienda establecer un índice de relación de vacíos permisible en construcción para las muestras sólidas de núcleos de perforación del pavimento. (5) Para lograr una mayor estabilidad física y una menor deformación plástica de la ingeniería de pavimentos, se recomienda mejorar los estándares de compactación de los pavimentos asfálticos en todos los niveles, como el valor máximo de la prueba Marshall de 96 para carreteras de segunda clase, 97 o más para carreteras de alta calidad y primera clase 98. Se ha demostrado a través de ejemplos de ingeniería que, bajo las mismas condiciones de materiales y proporciones de mezcla, la prueba Marshall de entidades de ingeniería que utilizan el método de muestreo de núcleos de perforación y la prueba Marshall de especímenes moldeados en interiores tienen una buena correlación y pueden evaluar de manera precisa y objetiva la información sustantiva. de la calidad del pavimento. Proporciona un método de detección factible para que todas las partes de la construcción comprendan y comprendan verdaderamente la calidad del pavimento asfáltico.