本發(fā)明涉及瀝青路修復(fù)方法，具體涉及一種基于孔隙率的瀝青路面取芯孔洞預(yù)制填充方法。

背景技術(shù)：

1、瀝青路面是我國(guó)高等級(jí)公路的主要路面形式，其使用的材料為瀝青混合料，瀝青混合料由瀝青、集料和孔隙組成。瀝青路面一般為多層結(jié)構(gòu)，比如高速公路的瀝青路面一般可為四層，從上到下依次為，上面層，中面層、下面層和路基；上三層材料為瀝青混合料，每層的瀝青混合料采用的集料和瀝青不同，每層的孔隙率也不相同；路基層的材料一般為低水泥含量的水泥混凝土。在瀝青路面施工完成之后經(jīng)常需要通過鉆芯機(jī)鉆取圓柱形的瀝青路面芯樣，通過測(cè)量孔隙率檢驗(yàn)施工質(zhì)量是否符合規(guī)范要求；在瀝青路面服役過程中，也經(jīng)常需要鉆取瀝青路面芯樣，進(jìn)而檢驗(yàn)瀝青路面內(nèi)部是否發(fā)生了橫向溫縮裂縫或者復(fù)雜形狀的疲勞裂縫破壞。路面芯樣直徑一般為10cm或者15cm，高度一般大于瀝青混合料層厚度(高速公路約為18cm)。鉆心取樣一般鉆透瀝青混合料層，轉(zhuǎn)進(jìn)路基層。在鉆芯取樣后，瀝青路面會(huì)產(chǎn)生圓柱形的孔洞。

2、在工程實(shí)踐中，修復(fù)取芯孔洞一般分為三個(gè)步驟：(1)采用與瀝青路面上面層相同材料的高溫瀝青混合料(150-180℃)灌注進(jìn)取樣孔洞；(2)手動(dòng)將孔洞中的高溫瀝青混合料壓實(shí)，壓實(shí)越緊密的瀝青混合料的孔隙率越低進(jìn)而強(qiáng)度越高；(3)手動(dòng)清除上表面多余的瀝青混合料，使得修復(fù)孔洞的高度與周圍原樣路面齊平。

3、然而，該方法存在如下問題：

4、1、孔洞填充部分與周圍原樣路面材料不同。原樣路面為多層結(jié)構(gòu)，每層的瀝青混合料不相同，而孔洞填充部分是同一種瀝青混合料。

5、2、孔洞填充部分與周圍原樣路面壓實(shí)程度不同。原樣路面在施工建造時(shí)采取壓路機(jī)反復(fù)碾壓，使得瀝青混合料的壓實(shí)度滿足規(guī)范要求，而路面在服役過程中，承受路面上方車輛的反復(fù)碾壓，壓實(shí)程度進(jìn)一步提高，而孔隙率進(jìn)一步降低。而常規(guī)孔洞填充方法中，采用人工方法手動(dòng)壓實(shí)，壓實(shí)度顯著低于壓路機(jī)和車輛壓實(shí)后的原樣路面，其孔隙率顯著大于原樣路面。

6、3、孔洞填充部分的瀝青混合料強(qiáng)度較低，在車輛荷載作用下，在該位置會(huì)形成應(yīng)力集中，進(jìn)而路面更容易在孔洞填充部分周圍發(fā)生破壞。

7、4、孔洞填充部分容易產(chǎn)生凹槽。由于孔洞填充部分的孔隙率大于原樣路面，在相同車輛荷載作用下孔洞填充部分更容易產(chǎn)生壓密變形，而周圍原樣路面產(chǎn)生的變形顯著較少，因而，會(huì)在孔洞填充部分產(chǎn)生凹槽。

8、5、孔洞填充部分的凹槽在降雨條件下會(huì)儲(chǔ)存雨水，凹槽中的雨水滲透至瀝青路面內(nèi)部會(huì)知道瀝青路面強(qiáng)度降低，過早產(chǎn)生破壞。

9、6、孔洞填充部分的平整度和壓實(shí)度，全憑施工人員現(xiàn)場(chǎng)操作，施工質(zhì)量難以控制。

10、7、常規(guī)現(xiàn)場(chǎng)澆筑修復(fù)的方法，需要先將瀝青混合料加熱至150-180℃，修復(fù)后需要將孔洞填充部分的溫度降低至室溫之后才能通車，施工效率低，影響道路通行時(shí)間較長(zhǎng)。

11、綜上所述，孔隙率是影響瀝青混合料強(qiáng)度和變形性能的主要指標(biāo)，但是現(xiàn)有的瀝青路面修復(fù)方法會(huì)導(dǎo)致修補(bǔ)處的孔隙率明顯高于周圍原樣瀝青路面，進(jìn)而導(dǎo)致路面在后期產(chǎn)生各種破壞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服上述存在的問題，提供一種基于孔隙率的瀝青路面取芯孔洞預(yù)制填充方法，該填充方法具有材料相同、孔隙率相同、力學(xué)性能接近、變形性能接近和施工效率高等優(yōu)點(diǎn)。

2、本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、一種基于孔隙率的瀝青路面取芯孔洞預(yù)制填充方法，包括以下步驟：

4、(1)在瀝青路面鉆孔取樣，得到路面芯樣并在路面上形成取芯孔洞；測(cè)量路面芯樣的直徑2r；

5、(2)處理路面上的取芯孔洞的底部，形成底部平整的圓筒形的路面孔洞，測(cè)量路面孔洞的深度h0；

6、(3)測(cè)量路面芯樣的上面層、中面層和下面層的厚度h1、h2和h3，得到路面孔洞的路基部分的厚度為h4＝h0-h1-h2-h3；

7、(4)將路面芯樣的各個(gè)面層從界面處切開，將上面層的上表面、中面層的上表面和下面層的上表面均切割掉指定厚度，將上面層的下表面、中面層的下表面和下面層的下表面均切割掉指定厚度；測(cè)量路面芯樣的上面層、中面層和下面層的剩余部分的孔隙率a1、a2和a3；

8、(5)分別采用與路面芯樣的上面層、中面層和下面層相同的材料，制備得到孔隙率分別為a1、a2、a3的上面層填充件、中面層填充件和下面層填充件；

9、所述上面層填充件、中面層填充件和下面層填充件的直徑為2r；所述上面層填充件、中面層填充件和下面層填充件的厚度分別h1、h2和h3；

10、(6)制作厚度為h4，直徑為2r的水泥混凝土的路基填充件；

11、(7)將上面層填充件、中面層填充件、下面層填充件和路基填充件由上而下依次疊放并粘接在一起，形成直徑為2r、高度為h0的路面填充件。

12、(8)將路面填充件填充至路面孔洞中。

13、本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案，在步驟(4)中，所述設(shè)定厚度為1cm。

14、本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案，在步驟(4)中，孔隙率按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程jtg?e20-2011》中的實(shí)驗(yàn)方法t0705-2011進(jìn)行測(cè)量。

15、本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案，在步驟(5)中，通過旋轉(zhuǎn)壓實(shí)法制備孔隙率分別為a1、a2、a3的上面層填充件、中面層填充件和下面層填充件。

16、進(jìn)一步，所述旋轉(zhuǎn)壓實(shí)法按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程jtg?e20-2011》中的實(shí)驗(yàn)方法t0736-2011。

17、本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案，在步驟(5)中，制備得到上面層填充件、中面層填充件和下面層填充件的操作為：

18、第一步：計(jì)算瀝青混合料的初始成型質(zhì)量m，按照如下公式進(jìn)行計(jì)算m＝πr2hp(1-a)，式中π為圓周率，2r為試件直徑，h為試件厚度，a為孔隙率，p為最大理論密度；

19、第二步：以0.01m為質(zhì)量差，分別成型質(zhì)量為1.02m、1.01m、m、0.99m、0.98m和0.97m的6個(gè)質(zhì)量等級(jí)的瀝青混合料試件；

20、第三步：采用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)法成型高度為h，直徑為2r，質(zhì)量為上述6個(gè)質(zhì)量等級(jí)的瀝青混合料試件；

21、第四步：切割掉上述6個(gè)等級(jí)的瀝青混合料試件的上表面和下表面1cm后，然后測(cè)量剩余部分的孔隙率，得到質(zhì)量與孔隙率的關(guān)系；

22、第五步：根據(jù)質(zhì)量與孔隙率的關(guān)系，計(jì)算得到目標(biāo)孔隙率a對(duì)應(yīng)的質(zhì)量m0；

23、第六步：按照質(zhì)量m0制備新的試件，并測(cè)量其孔隙率a0；

24、第七步：如果a0與a的差值的絕對(duì)值小于0.5％，則認(rèn)為試件合格，并采用質(zhì)量m0；如果a0與a的差異大于0.5％，則認(rèn)為試件不合格；

25、將該組質(zhì)量和孔隙率數(shù)據(jù)加入第四步，得到新的質(zhì)量和孔隙率關(guān)系，再重復(fù)第五步、第六步和第七步，直至試件合格；

26、進(jìn)一步，在第一步中，所述最大理論密度p按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程jtg?e20-2011》中的實(shí)驗(yàn)方法t0711-2011。

27、進(jìn)一步，在第二步中，6個(gè)質(zhì)量等級(jí)的瀝青混合料試件，每個(gè)等級(jí)成型3個(gè)平行試件，其孔隙率取平均值。

28、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：

29、1、相同層位材料相同：孔洞填充部分與周圍原樣路面均為相同材料的多層結(jié)構(gòu)。

30、2、相同層位孔隙率相同：孔洞填充部分與周圍原樣路面每層瀝青路面的孔隙率均相同。

31、3、相同層位力學(xué)性能接近：孔洞填充部分與周圍原樣路面每層瀝青路面的力學(xué)性能均相近，削弱由于孔洞填充部分強(qiáng)度較低、周圍原樣路面強(qiáng)度較高而形成的應(yīng)力集中效應(yīng)。

32、4、相同層位變形性能接近：孔洞填充部分與周圍原樣路面每層瀝青路面的變形性能均相近，減小由于孔洞填充部分變形較快、周圍原樣路面的變形較慢而產(chǎn)生的坑槽。

33、5、施工效率高：可以提前制作預(yù)制件，提高施工效率，節(jié)約施工時(shí)間，較少影響道路通行。