一种基于路用性能的高黏韧超薄磨耗层混合料设计方法与流程

本发明涉及道路工程，具体涉及一种基于路用性能的高黏韧超薄磨耗层混合料设计方法。

背景技术：

1、目前，在道路工程中，沥青混合料配合比设计主要采用马歇尔设计方法，具体方法是首先工程需要确定矿质集料级配范围，初选5组沥青用量对设计级配进行混合料的拌和，分别制备马歇尔试件；测试试件的毛体积相对密度、理论最大相对密度，计算空隙率(vv)、矿料间隙率(vma)、沥青饱和度(vfa)；通过马歇尔稳定度、流值、毛体积密度、vv、vma、vfa等6项指标，确定沥青胶结料最佳掺量；最后对沥青混合料沥青力学性能、水稳定性、高低温稳定性等进行性能验证。传统的马歇尔设计方法大都采用体积指标，目前对于铺设厚度更薄、性能要求更高的高黏韧超薄磨耗层混合料缺少相适应的设计方法，现有设计方法难以满足高黏韧超薄磨耗层混合料对耐久性能的要求。

技术实现思路

1、针对现有技术问题，本发明的目的在于提供另一种基于路用性能的高黏韧超薄磨耗层混合料设计方法，基于高黏韧超薄磨耗层厚度薄、性能要求高等特点，提出以马歇尔稳定度、空隙率、残留稳定度为设计指标的耐久性设计方法。

2、本发明通过以下技术方案予以实现目的：一种基于路用性能的高黏韧超薄磨耗层混合料设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

3、(1)根据《公路沥青路面施工技术规范》取矿质集料，并确定矿质集料的级配；

4、(2)根据《微表处和稀浆封层技术指南》取高黏韧沥青胶结料；

5、(3)根据路用性能要求及实际工程需要确定高黏韧超薄磨耗层混合料的设计空隙率；

6、4)根据矿质集料的总表面积与设计的胶结料膜的厚度，确定所用高黏韧沥青的预估用量，并以预估用量为中值调整胶结料用量，制成不同的马歇尔试件与车辙试件；高黏韧沥青胶结料的预估用量的确定方法如下：

7、ω初＝a×h，

8、a＝(2+0.02a+0.04b+0.08c+0.14d+0.3e+0.6f+1.6g)/48.74，

9、式中，ω初为高黏韧沥青胶结料的预估用量，a为矿质集料的总表面积，h为高黏韧沥青胶结料的膜厚度，a、b、c、d、e、f、g分别为矿质集料通过4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm、0.075mm筛孔的百分率；

10、(5)以高黏韧沥青用量为横坐标，以马歇尔试件与车辙试件路用性能为纵坐标，形成油石比-性能坐标图，再通过平衡设计公式，得到最佳胶结料用量；最佳胶结料用量的确定方法为：

11、

12、式中，ω为最佳胶结料用量，％。

13、ω1为基于以胶结料用量为横坐标、马歇尔稳定度为纵坐标得到胶结料用量与路用性能关系图中，得到的最大马歇尔稳定度下的胶结料用量；

14、ω2为基于以胶结料用量为横坐标、空隙率为纵坐标得到胶结料用量与体积参数关系图中，得到的设计空隙率下的胶结料用量；

15、ω3为基于以胶结料用量为横坐标、浸水残留稳定度为纵坐标得到胶结料用量与体系参数关系图中，得到的85％残留稳定度下的胶结料用量下限；

16、ω4为基于以胶结料用量为横坐标、抗滑性能bpn值为纵坐标得到胶结料用量与路用性能关系图中，得到的满足抗滑性能bpn值为45的胶结料用量上限；

17、(6)检测最佳胶结料用量下的混合料的路用性能是否合格，若合格，则判定此配合比完成设计，若不合格，则返回步骤(1)重新设计。

18、上述方案中，步骤(1)中，矿质集料包括石灰岩、花岗岩、辉绿岩、玄武岩其中一种或多种复配，矿质集料的级配包括任何公称最大粒径小于9.5mm的级配。

19、上述方案中，步骤(2)中，高黏韧沥青胶结料为热塑性弹性体高黏改性沥青、橡胶高黏改性沥青或复合高黏改性沥青。

20、上述方案中，步骤(3)中，通常情况下对于密级配空隙率为2％-4％，开级配空隙率大于18％。

21、上述方案中，步骤(4)中，以预估胶结料用量为中值，以0.5％间隔取5个油石比分别制备马歇尔试件与车辙试件。

22、上述方案中，对于密级配混合料膜厚度初定8μm，开级配混合料膜厚度初定为14μm。

23、上述方案中，步骤(6)中，路用性能包括马歇尔稳定度、空隙率、浸水残留稳定度以及抗滑性能。

24、上述方案中，步骤(4)中，马歇尔试件与车辙试件成型后，置于室温下冷却至少12h后脱模。

25、有益效果：本发明针对现有沥青混合料设计方法侧重于体积指标的设计，缺少针对路用性能设计的方法，基于高黏韧超薄磨耗层厚度薄、性能要求高等特点，提出以马歇尔稳定度、空隙率、残留稳定度为设计指标的耐久性设计方法。操作简单，不仅能为高性能薄层结构的开发应用提供技术支持，而且可以作为完善其它沥青混合料设计方法尤其是表面磨耗层设计方法的参考依据。

技术特征：

1.一种基于路用性能的高黏韧超薄磨耗层混合料设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述基于路用性能的高黏韧超薄磨耗层混合料设计方法，其特征在于，步骤(1)中，矿质集料包括石灰岩、花岗岩、辉绿岩、玄武岩其中一种或多种复配，矿质集料的级配包括任何公称最大粒径小于9.5mm的级配。

3.根据权利要求1所述的一种基于路用性能的高黏韧超薄磨耗层混合料设计方法，其特征在于，步骤(2)中，高黏韧沥青胶结料为热塑性弹性体高黏改性沥青、橡胶高黏改性沥青或复合高黏改性沥青。

4.根据权利要求1所述的一种基于路用性能的高黏韧超薄磨耗层混合料设计方法，其特征在于，步骤(3)中，对于密级配空隙率为2％-4％，开级配空隙率大于18％。

5.根据权利要求1-4任一项所述一种基于路用性能的高黏韧超薄磨耗层混合料设计方法，其特征在于，步骤(4)中，以预估胶结料用量为中值，以0.5％间隔取5个油石比分别制备马歇尔试件与车辙试件。

6.根据权利要求5所述的一种基于路用性能的高黏韧超薄磨耗层混合料设计方法，其特征在于，对于密级配混合料膜厚度初定8μm，开级配混合料膜厚度初定为14μm。

7.根据权利要求1所述的一种基于路用性能的高黏韧超薄磨耗层混合料设计方法，其特征在于，步骤(6)中，路用性能包括马歇尔稳定度、空隙率、浸水残留稳定度以及抗滑性能。

8.根据权利要求1所述的一种基于路用性能的高黏韧超薄磨耗层混合料设计方法，其特征在于，步骤(4)中，马歇尔试件与车辙试件成型后，置于室温下冷却至少12h后脱模。

技术总结本发明提供了一种基于路用性能的高黏韧超薄磨耗层混合料设计方法，包括以下步骤：(1)取矿质集料，并确定矿质集料的级配；(2)取高黏韧沥青胶结料；(3)确定高黏韧超薄磨耗层混合料的设计空隙率；4)根据矿质集料的总表面积与设计的胶结料膜的厚度，确定所用高黏韧沥青的预估用量，制成马歇尔试件与车辙试件；(5)形成油石比‑性能坐标图，得到最佳胶结料用量(6)检测最佳胶结料用量下的混合料的路用性能是否合格，若合格，则判定此配合比完成设计，若不合格，重新设计。本发明提出以马歇尔稳定度、空隙率、残留稳定度为设计指标的耐久性设计方法。能为高性能薄层结构的开发应用提供技术支持。技术研发人员：周乾,杨帆,杨礼明,何丽红,李迎春,陈强受保护的技术使用者：广西交通设计集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18