(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211323287.2 (22)申请日 2022.10.27 (71)申请人 石家庄市交建高速公路 建设管理有 限公司西阜分公司 地址 050000 河北省石家庄市桥西区西三 环681号 (72)发明人 王秋显　王丽丽　赵静　王焕丽　 崔浩杰　甄会超　李新鹏　邢业伟　 温阔宁　王松松　任欣　赵路飞　 张嘉帆　康泽坤　齐彤心　赵国芳　 (74)专利代理 机构 石家庄国域专利商标事务所 有限公司 131 12 专利代理师 王晓莲 (51)Int.Cl. G01N 25/00(2006.01)G01N 3/08(2006.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 30/13(2020.01) (54)发明名称 一种水泥稳定碎石材料冻融损伤试验及评 价方法 (57)摘要 本发明提供了水泥稳定碎石材料冻融损伤 试验及评价方法， 该方法通过单轴压缩实验获取 水泥稳定碎石应力 ‑应变曲线， 应用离散元软件 PFC3D构建水泥稳定碎石离散元模型， 对比应力 ‑ 应变曲线， 从而提取离散元模型中裂缝 ‑应变曲 线， 依据裂缝变化规律， 确定 水泥稳定碎石应力 ‑ 应变曲线关键点， 采用水泥 稳定碎石材料线弹性 段的斜率来评价冻融损伤。 本发 明可以有效弥补 以往评价水泥稳定碎石冻融损伤 误差大， 数据不 科学的现象， 可以节省施工成本， 提升施工效率， 并能提高评估结果的准确性。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 115479968 A 2022.12.16 CN 115479968 A 1.一种水泥稳定碎石材 料冻融损伤试验及评价方法， 其特 征是， 包括以下步骤： a、 将待评价的水泥稳定碎石材料依据冻融实验规范要求制成若干个尺寸为Ф150mm × 150mm碎石试件， 并将制作好的碎石试件放置标准养生室6 0天； b、 碎石试件的浸水处理： 60天后将全部碎石试件取出， 先将碎石试件下部1/4 高度浸入 水中3‑4小时， 然后将碎石 试件下部1/2高度碎石 试件浸入 水中3‑4小时， 再然后将碎石试件 下部3/4高度碎石试件 浸入水中3‑4小时， 最后将碎石试件完全 浸水30‑35小时； c、 将浸水处理后的碎石试件根据冻融次数进行分组， 对分组的碎石试件进行冻融实 验， 每组碎石 试件的冻融次数相等； 每次冻融是将碎石 试件先在‑18℃±2℃温度下冻融30 ‑ 35小时， 再在 ‑25℃±2℃温度下冻融3 0‑35小时； d、 对完成冻融实验的碎石试件进行单轴压缩实验， 得到每组碎石试件的应力 ‑应变曲 线； 每组碎石试件的应力 ‑应变曲线中的应 变值取该组碎石试件的应 变的平均值； e、 根据待评价的水泥稳定碎石材料的配比， 利用离散元软件PFC3D构建若干个与碎石 试件组数相等的水泥稳定碎石离散元模型， 模拟单轴压缩实验， 得到每个水泥稳定碎石离 散元模型的应力 ‑应变曲线； f、 将步骤e得到的若干个离散元模型的应力 ‑应变曲线， 分别与步骤d中得到的对应组 碎石试件的应力 ‑应变曲线进 行对比， 当二者最大应力/应变数值超过10%时， 调整离散元模 型细观参数， 最终使二 者应力/应 变最大值 误差在10%之内； g、 在调整好的每个水泥稳定碎石离散元模型中提取裂缝 ‑应变曲线， 依据水泥稳定碎 石离散元模型裂缝变化规律确定裂缝 ‑应变曲线中的O，、 A，、 B，、 C，、 D，、 E，点， 其中O，B，段为几 乎没有裂缝 段， B，C，段为产生5%裂缝 段， C，D，段为产生3 0%裂缝段， D，E，段为裂缝 快速增加段； h、 依据每个离散元模型中裂缝 ‑应变曲线上O，、 A，、 B，、 C，、 D，、 E，点的应变值， 确定步骤d 中得到的每组碎石试件的应力 ‑应变曲线对应的O、 A、 B、 C、 D、 E点， 并记录下每组应力 ‑应变 曲线上O、 A、 B、 C、 D、 E点的应力值和应 变值； i、 求上步中标记的每组碎石试件的应力 ‑应变曲线中AB段的斜 率ki， 其中i为冻融次数； j、 计算水泥稳定碎石冻融损伤评价指标Di： Di=Ki/K0 其中， K0为没有进行冻融实验的碎石试件组的应力 ‑应变曲线中AB段的斜 率； k、 将得到的评价指标Di与冻融损伤指标和评价结果之间的对应关系进行对比， 得出待 评价的水泥稳定碎石材 料的评价结果。 2.根据权利要求1中所述的水泥稳定碎石材料冻融损伤试验及评价方法， 其特征是， 每 组碎石试件的个数相等。 3.根据权利要求1中所述的水泥稳定碎石材料冻融损伤试验及评价方法， 其特征是， 步 骤c中的冻融实验 采用的设备为自动冻融箱。 4.根据权利要求1中所述的水泥稳定碎石材料冻融损伤试验及评价方法， 其特征是， 在 步骤d中对完成冻融实验的碎石 试件进行单轴压缩实验前， 在碎石 试件的侧面贴应变片， 每 个碎石试件贴 设的应变片的数量 为四副。 5.根据权利要求1中所述的水泥稳定碎石材料冻融损伤试验及评价方法， 其特征是， 步 骤f中的所述离 散元模型细观参数包括刚度比、 剪切刚度比、 抗拉强度、 抗剪强度、 凝聚力。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115479968 A 2一种水泥稳定碎石材料冻融损伤试验及 评价方法 技术领域 [0001]本发明涉及 一种冻融损伤评价方法， 具体地说是一种水泥稳定碎石材料冻融损伤 试验及评价方法。 背景技术 [0002]沥青路面结构一般包括面层、 基层、 底基层和垫层， 其中面层一般采用沥青混合 料， 基层一般采用水泥稳定碎石结构， 底基层采用石灰土、 水泥稳定土等结构， 垫层一般采 用粒径比较大材料。 路面结构层不仅要承受车辆荷载作用， 还要承受外界温度及环境的影 响。 尤其是在北方的沥青路面， 冬季雨雪天气较多， 融化的雪水会浸入到水泥稳定碎石基 层， 水泥稳定碎石层会发生冻胀与融化， 容 易导致水泥稳定碎石内部结构发生 严重损伤。 [0003]目前， 对水泥稳定碎石冻融损伤评价一般采用强度理论进行评价， 该评价方法将 经过冻融试件强度与未冻融试件强度进行比较。 这种评价方法误差比较大， 有时同一条道 路不同试验段 数据能够差距 2‑3倍， 评价结果难以让 人信服。 发明内容 [0004]本发明的目的就是提供一种水泥稳定碎石材料冻融损伤试验及评价方法， 以解决 现有的冻融损伤评价方法做出的评价结果难以使人信服的问题。 [0005]本发明是这样实现的： 一种水泥稳定碎石材料冻融损伤试验及评价方法， 包括以 下步骤： a、 将待评价的水泥稳定碎石材料依据冻融实验规范要求制成若干个尺寸为Ф 150mm×150mm碎石试件， 并将制作好的碎石试件放置标准养生室6 0天； b、 碎石试件的浸水处理： 60 天后将全部碎石试件取出， 先将碎石试件下部 1/4高度 浸入水中3‑4小时， 然后将碎石试件 下部1/2高度 碎石试件浸入 水中3‑4小时， 再然后将碎石 试件下部 3/4高度碎石试件 浸入水中3‑4小时， 最后将碎石试件完全 浸水30‑35小时； c、 将浸水处理后的碎石试件根据冻融次数进行分组， 对分组的碎石试件进行冻融 实验， 每组碎石试件的冻融次数相等； 每次冻融是将碎石试件先在 ‑18℃±2℃温度下冻融 30‑35小时， 再在 ‑25℃±2℃温度下冻融3 0‑35小时； d、 对完成冻融实验的碎石试件进行单轴压缩实验， 得到每组碎石试件的应力 ‑应 变曲线； 每组碎石试件的应力 ‑应变曲线中的应 变值取该组碎石试件的应 变的平均值； e、 根据待评价的水泥稳定碎石材料的配比， 利用离散元软件PFC3D构建若干个与 碎石试件组数相等的水泥稳定碎石离散元模型， 模拟单轴压缩实验， 得到每个水泥稳定碎 石离散元模型的应力 ‑应变曲线； f、 将步骤e得到的若干个离散元模型的应力 ‑应变曲线， 分别与步骤d中得到的对 应组碎石 试件的应力 ‑应变曲线进 行对比， 当二者最大应力/应变数值超过10%时， 调整离散 元模型细观参数， 最终使二 者应力/应 变最大值 误差在10%之内； g、 在调整好的每个水泥稳定碎石离散元模型中提取裂缝 ‑应变曲线， 依据水泥稳说　明　书 1/4 页 3 CN 115479968 A 3