一種瀝青混合料配合比設計方法
2023-05-08 08:25:01
專利名稱：一種瀝青混合料配合比設計方法
技術領域：
本發明涉及瀝青路面表面層瀝青混合料配合比，特別是一種瀝青混合料配合比設計方法。
背景技術：
瀝青路面由於具有行車舒適、施工期短等優點，在我國公路建設中得到了廣泛的應用。但隨著交通量的增加和渠化交通的形成，對瀝青路面表面層結構和功能性提出了很高的要求，促使世界各國道路工作者致力於研發新型路面表面層瀝青混合料。
新型瀝青混合料根據級配組成不同可分為主要兩類結構一類是密實型，以熱拌瀝青混合料和SMA(Stone Mastic Asphalt)混合料為代表；另一類是空隙型，以OGFC(Open Graded Friction Courses)混合料為代表。它們的配合比設計程序與我國現行《公路瀝青路面施工技術規範》(JTGF40-2004)規定的瀝青混合料設計方法都遵循「確定瀝青混合料類型→初選試驗級配→不同瀝青用量進行混合料試驗→優選級配與瀝青用量→檢驗混合料性能→修正配合比→完成設計」的程序進行設計。
現行的瀝青混合料設計程序中，對瀝青用量的確定主要靠馬歇爾試驗方法，而馬歇爾方法存在明顯的缺陷，其試驗指標與混合料的路用性能不存在必然的聯繫，對路面結構的各種破壞現象也不能起到真正的有針對性的防止作用，所以馬歇爾方法不能把各種路用性能要求體現到混合料的設計程序中去。而且在進行混合料設計時，沒有確定的依據，且推薦的級配組成範圍很大，主要依賴設計者的經驗選擇礦料級配，使設計過程有一定盲目性、隨意性。若嚴格參照規定的中值級配組成混合料，則混合料設計變成了單一的配製模式。
總體來說，現行的瀝青混合料設計方法被動接受瀝青混合料的性能，不利於優選性能優異的瀝青混和料配合比，且費時、費力、費錢。
發明內容
本發明的目的是提供一種瀝青混合料配合比設計方法，主動設計和優選瀝青混和料配合比，採用該方法設計的瀝青混合料具有優異的路用性能，且具有較好的經濟性。
本發明的構成本方法的設計步驟如下(1)選擇瀝青混合料性能參數，(2)材料選擇與檢驗，(3)選擇試驗表，設計試驗方案，(4)檢驗各組成試驗方案下瀝青混合料體積指標與性能指標，(5)建立瀝青混合料體積、性能指標與材料用量關係數學模型，(6)根據設計瀝青混合料性能要求，分析瀝青混合料體積、性能指標與材料用量關係數學模型，初選配合比，(7)驗算瀝青膜厚度，(8)檢驗瀝青混合料施工性能，(9)瀝青混合料性能試驗檢驗，(10)調整各材料組成，形成施工配合比。
選擇瀝青混合料性能參數根據道路等級、交通狀況、所處環境、路面結構型式等因素確定路面結構層主要設計體積參數和性能參數，主要包括(1)瀝青混合料空隙率VV(％)；(2)礦料間隙率VMA(％)；(3)粗集料間隙率VCAmix(％)；(4)瀝青飽和度VFA(％)；(5)馬歇爾穩定度MS(kN)；(6)流值FL(mm)；
(7)25℃劈裂強度RT(MPa)；(8)馬歇爾殘留穩定度MS0(％)；(9)凍融劈裂強度比TSR(％)；(10)車轍動穩定度DS(次/mm)；材料選擇與檢驗(一)瀝青根據道路等級、所處環境選用重交通道路石油瀝青或改性瀝青，瀝青的標號根據當地的氣候情況選擇，所選瀝青應試驗檢驗以下指標(1)針入度，25℃，5s，100g為0.1mm；(2)15℃延度(cm)；(3)軟化點(℃)；(4)25℃密度(g/cm3)；(二)粗集料採用堅硬、潔淨、乾燥、表面粗糙、顆粒形狀的良好(接近立方體)的集料，宜採用天然巖石中的玄武巖、輝綠巖、矽質灰巖或錳鐵合金渣塊渣軋制的集料，粗集料應分級加工，需檢驗指標和技術要求如表1所示表1粗集料質量技術要求
(三)細集料細集料宜採用機制砂，細集料應潔淨、乾燥、無雜質，細集料檢驗指標和技術要求如表2、表3所示表2細集料質量技術要求
表3細集料級配規格
當細集料質量達不到表中要求，但通過其他技術手段改進並經試驗驗證混和料各項性能指標能達到要求時，也可採用；(四)礦粉礦粉採用石灰巖或強基性巖石等憎水性石料經過磨細得到的礦粉，礦粉應乾燥、潔淨。檢驗指標及技術要求如表4所示表4礦粉質量技術要求
選擇試驗表，設計試驗方案將各篩孔集料篩餘量、瀝青用量等材料用量作為試驗考查因素，根據試驗次數要求選擇合適的均勻設計表，考查瀝青混合料試驗指標。
以採用普通瀝青的16型抗滑表層瀝青混合料為例，試驗考查因素如下X1——16mm和13.2mm顆粒在瀝青混合料中的含量，結合集料實際加工性能情況，質量比按M16mm∶M13.2mm＝1∶3定；X2——9.5mm顆粒在瀝青混合料中的含量；X3——4.75mm顆粒在瀝青混合料中的含量；X4——2.36mm顆粒在瀝青混合料中的含量；X5——1.18mm顆粒在瀝青混合料中的含量；X6——0.075mm～0.6mm顆粒在瀝青混合料中的含量，質量比按M0.6mm∶M0.3mm∶M0.15mm∶M0.075mm＝30∶25∶10∶15比例分配；X7——＜0.075mm顆粒(即礦粉)在瀝青混合料中的含量；X8——瀝青在瀝青混合料中的含量；採用限制條件配方均勻設計方案安排試驗(見表5)，試驗次數16次。
表5試驗方案
檢驗各組成試驗方案下瀝青混合料體積指標與性能指標按規範規定方法進行瀝青混合料試驗，試驗項目有(1)、瀝青混合料密度試驗；(2)、瀝青混合料馬歇爾試驗；(3)、瀝青混合料浸水馬歇爾試驗；(4)、瀝青混合料劈裂試驗；(5)、瀝青混合料凍融劈裂試驗；(6)、瀝青混合料車轍試驗。
建立瀝青混合料體積、性能指標與材料用量關係數學模型根據試驗結果，採用多元回歸分析方法建立試驗指標與考察因素之間的數學模型，建立模型的試驗指標有(1)瀝青混合料空隙率VV(％)；(2)礦料間隙率VMA(％)；(3)粗集料間隙率VCAmix(％)；(4)瀝青飽和度VFA(％)；(5)馬歇爾穩定度MS(kN)；(6)流值FL(mm)；(7)車轍動穩定度DS(次/mm)；(8)25℃劈裂強度RT(MPa)；
(9)凍融劈裂強度比TSR(％)。
根據設計瀝青混合料性能要求，分析瀝青混合料體積、性能指標與材料用量關係數學模型，初選配合比採用已建立的模型分析計算滿足體積與性能要求的各種材料用量公共範圍，作為初選材料用量範圍；驗算瀝青膜厚度礦粉比表面積S膠漿瀝青膜厚度上限δmax＝800.65S-0.6932μm膠漿瀝青膜厚度下限δmin＝226.41S-0.596μm集料表面積SJ=1100-pkpi6.67dii]]>式中Sj——集料比表面積，cm2/g；pk——礦粉在集料中百分含量，％；pi——第i級料的百分含量，％；dt——集料當量直徑，取對應粒徑與上一級集料直徑的平均值，cm；γi——第i級料的表觀密度，g/cm3；校核膠漿瀝青膜厚度=pbb100-(1-pb100)(1-pk100)SJ0.0007(1-pb100)pk100S]]>式中
δ——瀝青膜厚度，cm；γ——混合料密度g/cm3；pb——混合料中瀝青質量百分含量，％；檢驗瀝青膜厚度δ是否滿足δmin≤δ≤δmax若滿足，繼續向下，否則重新選擇配合或更換材料。
檢驗瀝青混合料施工性能對擬定對混和料施工性能進行檢驗，檢驗採用CA法，計算公式如下CA＝(PD/2-PD/4)/(100-PD/2))式中CA——混和料施工性能粗集料通過率檢驗值，0.49≤CA≤0.70PD/2，PD/4——D/2、D/4篩孔通過百分率，％；瀝青混合料性能試驗檢驗試驗檢驗初選配合比下瀝青混合料的體積特性、高溫穩定性、水穩定性、低溫穩定性等性能，並進行瀝青混合料析漏試驗和飛散試驗。
調整各材料組成，形成施工配合比1、採用較少的試驗數量建立較大範圍內瀝青混合料體積、性能指標性能模型，能準確預測試驗範圍內各種材料用量組合情況下瀝青混合料體積、性能指標。
2、能全面把握試驗範圍內瀝青混合料的各種性能隨材料用量的變化趨勢，便於靈活主動控制瀝青混合料各項性能；3、可以在較大材料用量範圍內優選出性能均衡的瀝青混合料配合比，經濟性顯著。
粗集料側限抗壓回彈模量測試方法，取烘乾13.2mm～16mm集料3000g，裝入石料壓碎值試驗儀試筒，量測試樣高度L0，取4個方向平均值，然後將裝有試樣的試筒連同壓柱放到2000kN液壓試驗機上，在液壓試驗機壓塊兩側裝上磁性表座和千分表，啟動液壓試驗機，均勻地施加荷載，在10min時達到總荷載400kN，記錄下200kN和400kN時千分表讀數，按下式計算200kN粗集料側限抗壓回彈模量E1==PSLL0=2000.250.150.151000LL0]]>式中E1——200kN側限抗壓回彈模量，MPa；L0——試驗前試樣高度，mm；ΔL——試驗加載200kN時試樣高度變化值，取兩個千分表測量值平均值，mm；進行兩次平行試驗，取平均值作為試驗結果。
集料有效密度測試方法試驗設備盛樣鐵盤，天平，烘箱，鐵製或鋁製容器，鋼製攪拌勺，容積3～5ml的小鋼勺，電爐，溫度計；試驗步驟(1)測量試驗用瀝青的相對水的密度25℃/25℃；(2)稱鐵製或鋁製容器+鋼製攪拌勺的空中質量和水中質量分別為m1，m』1水溫為25℃；(3)取有代表性待測的各級粒徑集料各1000g，分別盛於鐵盤中，置於105℃±5℃烘箱中烘乾至恆重，稱其質量為m，然後移入鐵製或鋁製容器中，放在160℃±5℃烘箱中恆溫5小時，同時把鋼製攪拌勺放於烘箱中一併加熱；(4)加熱一容器內瀝青至160℃，同時加熱另一容器內瀝青到120℃備用；(5)從160℃烘箱中取出盛有集料試樣的容器置於己加熱電爐上，然後用小鋼勺逐漸往集料上滴灑少量160℃的瀝青，接著用攪拌鋼勺攪拌集料30秒，讓已添加的瀝青均勻分散在集料表面，然後再重複用小鋼勺滴灑2～4克160℃的瀝青，再攪拌30秒，如此反覆，直到既無白料又無多餘瀝青沉積在容器底為止，重複次數以3～5次為宜，拌料過程中，應保持混合料試樣溫度為160℃±5℃，且攪拌鋼勺應一直留在容器內；(6)冷卻混合料試樣至120℃±5℃，然後立即沿容器壁向試樣加入大量120℃±5℃瀝青，以瀝青剛淹沒所有集料為度，接著用攪拌鋼勺攪拌3分鐘，以排除在加入120℃瀝青時所帶入的氣泡；(7)冷卻混合料試樣至室溫，稱取容器+攪拌鋼勺+混合料試樣(集料十瀝青)的質量為M；(8)然後放入25℃水中恆溫2小時，稱取容器+攪拌鋼勺+集料+瀝青的水中質量為M′；(9)按下式計算集料有效密度e=m(M-m1)-(M-m1)w-M-m1-mb]]>式中re——集料有效相對密度；rw——25℃水的密度；rb——瀝青相對水的密度(25℃/25℃)。
與現有技術比較，本發明的特點是突破已有級配範圍的限制，根據具體工程的環境條件、交通條件、公路等級提出瀝青路面表面層瀝青混合料性能指標要求，選擇滿足要求的原材料在相對較寬的礦料顆粒組成範圍內進行瀝青混和料均勻試驗，根據試驗結果建立瀝青混合料性能指標與不同礦料和瀝青用量組合下的數學關係模型，預測瀝青混合料性能指標在選定用量範圍內的變化趨勢，將實際工程原材料試驗數據帶入聯立數學關係模型，求解出滿足各項指標要求的材料組成範圍，以選定範圍的平均值作為初選礦料級配和瀝青用量，預測初選配比瀝青混合料的各項性能，實際檢驗相應技術指標，根據檢驗結果進行適當調整後的配合比作為目標配合比。
圖1是全計算瀝青瀝青混合料設計方法配合比設計流程圖；圖2是有效密度測試流程圖
具體實施例方式以貴州某高速公路抗滑表層瀝青混合料為例，將全計算瀝青瀝青混合料設計方法舉例如下1、選擇瀝青混合料性能參數瀝青混凝土路面設計年限為15年，設計年限內一個車道上累計當量軸次為1.674×107次，路面設計彎沉值23.7(1/100mm)；土基回彈模量30～50MPa。
該公路處於貴州省境內，溫度分區屬1-4區，雨量分區屬1區，瀝青混合料應提高抗水損害和抗車轍性能。性能指標選擇如表6所示表6瀝青混合料性能指標選擇
2、材料選擇與檢驗2.1、瀝青選用殼牌AH-70，試驗結果如下表7瀝青試驗結果
2.2、玄武巖粗集料性能試驗結果如表8。
表8粗集料質量試驗結果
粗集料級配如表9所示。
表9粗集料篩分資料(通過百分率，％)
2.3、細集料玄武巖細集料性能指標試驗結果如10所示，篩分級配如表11所示。
表10細集料試驗結果
表11細集料篩分試驗結果
2.4、礦粉採用磨細石灰石粉性能指標試驗結果如12所示。
表12礦粉質量試驗結果
3、選擇試驗表，設計試驗方案將X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8(意義同前)作為試驗考查因素，採用限制條件配方均勻設計方案安排試驗方案(見表13)。
表13試驗方案
試驗方法按JTJ 052-2000，混合料密度採用蠟封法進行測試。
溫度控制(重交通AH70號瀝青)礦料加熱溫度(℃)180～185瀝青加熱溫度(℃)160～165瀝青混合料拌和溫度(℃)160～165瀝青混合料擊實溫度(℃)135～145
混合料老化時間2h，馬歇爾製件，雙面50次。
4、檢驗試驗方案下各組瀝青混合料體積指標與性能指標按確定的試驗方案進行試驗，瀝青混合料理論最大密度採用集料有效密度進行計算，性能指標試驗結果如表14、表15所示。
表14馬歇爾試驗指標匯總
表15性能試驗指標匯總
5、建立瀝青混合料體積、性能指標與材料用量關係數學模型採用統計分析軟體對試驗結果進行回歸分析，得到回歸模型如下VV＝20.297+.045*X2+.073*X3-.903*X6-.452*X7-1.632*X8+.005*X4*X4+.031*X6*X6-.005*X2*X4-.017*X5*X6VMA＝30.416-1.430*X6-.534*X7-.001*X1*X1-.015*X5*X5+.056*X6*X6-.003*X2*X3+.004*X3*X4-.014*X4*X7VCAmix2＝91.181-1.859*X2-.653*X3-.011*X1*X1+.019*X2*X2-.017*X1*X3+.013*X2*X3VFA＝7.635+.045*x1*x6+.045*x2*x4+.252*x5*x6+.579*x7*x8+.739*x8*x8-1.071*x5-.066*x4*x4+.685*x4MS＝25.237+.449*x1-5.920*x8-.013*x1*x1-.006*x3*x3-.152*x7*x7-.012*x1*x2-.006*x2*x4+.652*x7*x8FL＝90.844-1.662*X1-.992*X6*X6-3.794*X7*X7-8.845*X8*X8-.063*X3*X4+1.935*X6*X7+10.707*X7*X8-.839*X2MS1＝43.462-.554*x2-.240*x3-.179*x6-1.682*x8-.012*x1*x1-.007*x3*x3-.025*x4*x4MS0＝84.272-7.195*x1-5.040*x2-7.894*x3+24.922*x4+42.868*x6+58.140*x7-.716*x4*x4-2.467*x4*x7-5.415*x6*x7RT＝1.770-.010*x2-.009*x3+.002*x6*x6+.025*x7*x7-.093*x7*x8+.059*x8*x8TSR＝-589.663+4.260*x3-10.102*x5+68.402*x7+127.084*x8-.086*x3*x3+.707*x5*x5+.345*x5*x6-13.659*x7*x8DS＝29323.163-547.675*X3-283.817*X7-2378.604*X8+7.698*X3*X3-13.708*X2*X4-8.464*X1*X2-2.867*X1*X3+2.172*X2*X2通過集料搗實和振實試驗得到試驗集料振實和搗實數學模型如下VCADRC＝39.364+5.143*a1+23.302*a3+4.495*a2*a2-20.754*a3*a3-32.101*a1*a3-12.744*a2*a3VCAmix1＝49.221-38.919*a1-20.376*a2-28.879*a3+31.621*a1*a1+11.418*a2*a2+22.307*a3*a3+48.082*a1*a2+59.765*a1*a3+32.166*a2*a3式中
VCADRC——粗集料搗實空隙率，％VCAmix1——粗集料振實空隙率，％a1——粗集料中16mm顆粒含量；a2——粗集料中13.2mm顆粒含量；a3——粗集料中9.5mm顆粒含量；VV——空隙率，％；VMA——礦料間隙率，％；VCAmix2——混和料中粗集料骨架間隙率，％；VFA——試件有效瀝青飽和度，％；MS——馬歇爾穩定度，kN；FL——馬歇爾流值，10-1mm；MS1——浸水馬歇爾穩定度，kN；MS0——馬歇爾殘留穩定度，％；RT——劈裂強度，MPa；RT2——凍融後劈裂強度，MPa；TSR——凍融劈裂強度比，％；DS——車轍動穩定度，次/mm；X1——16mm和13.2mm顆粒在瀝青混合料中的百分含量，％；X2——9.5mm顆粒在瀝青混合料中的百分含量，％；X3——4.75mm顆粒在瀝青混合料中的百分含量，％；X4——2.36mm顆粒在瀝青混合料中的百分含量，％；X5——1.18mm顆粒在瀝青混合料中的百分含量，％；X6——0.075mm～0.6mm顆粒在瀝青混合料中的百分含量，％；
X7——＜0.075mm顆粒(礦粉)在瀝青混合料中的百分含量，％；X8——瀝青在瀝青混合料中的百分含量，％；6、根據設計瀝青混合料性能要求，分析瀝青混合料體積、性能指標與材料用量關係數學模型，初選配合比根據混合料體積與性能要求參數範圍，將各級礦料按不同組合進行體積指標與性能預測，篩選滿足指標要求的組合範圍，取滿足要求的礦料組合範圍中值作為初選材料組合。
表16滿足要求的配合比材料組合範圍
表17選擇的材料級配
表18選擇的配合比及對應預測指標
7、驗算瀝青膜厚度礦粉比表面積S＝1650cm2/g膠漿瀝青膜厚度上限δmax＝800.65S-0.6932＝4.71μm膠漿瀝青膜厚度下限δmin＝226.41S-0.596＝2.74μm集料表面積SJ=1100-pkpi6.67dii=14.14]]>校核膠漿瀝青膜厚度=pbb100-(1-pb100)(1-pk100)SJ0.0007(1-pb100)pk100S=2.90m]]>滿足膠漿瀝青膜厚度要求。
8、驗算瀝青混和料施工性能CA＝(PD/2-PD/4)/(100-PD/2)＝0.53滿足0.49≤CA≤0.70的施工性能要求。
9、瀝青混合料配合比檢驗表19試驗驗證結果
10、確定目標配合比試驗結果滿足要求，因此選定的瀝青混合料目標配合比如表20。
表20瀝青混合料目標配合比
權利要求
1.一種瀝青混合料配合比設計方法，其特徵在於本方法的設計步驟如下(1)選擇瀝青混合料性能參數，(2)材料選擇與檢驗，(3)選擇試驗表，設計試驗方案，(4)檢驗各組成試驗方案下瀝青混合料體積指標與性能指標，(5)建立瀝青混合料體積、性能指標與材料用量關係數學模型，(6)根據設計瀝青混合料性能要求，分析瀝青混合料體積、性能指標與材料用量關係數學模型，初選配合比，(7)驗算瀝青膜厚度，(8)檢驗瀝青混合料施工性能，(9)瀝青混合料性能試驗檢驗，(10)調整各材料組成，形成施工配合比。
2.根據權利要求1所述的一種瀝青混合料配合比設計方法，其特徵在於選擇瀝青混合料性能參數根據道路等級、交通狀況、所處環境、路面結構型式等因素確定路面結構層主要設計體積參數和性能參數，主要包括(1)瀝青混合料空隙率VV(％)；(2)礦料間隙率VMA(％)；(3)粗集料間隙率VCAmix(％)；(4)瀝青飽和度VFA(％)；(5)馬歇爾穩定度MS(kN)；(6)流值FL(mm)；(7)25℃劈裂強度RT(MPa)；(8)馬歇爾殘留穩定度MS0(％)；(9)凍融劈裂強度比TSR(％)；(10)車轍動穩定度DS(次/mm)；材料選擇與檢驗(一)瀝青根據道路等級、所處環境選用重交通道路石油瀝青或改性瀝青，瀝青的標號根據當地的氣候情況選擇，所選瀝青應試驗檢驗以下指標(1)針入度，25℃，5s，100g為0.1mm；(2)15℃延度(cm)；(3)軟化點(℃)；(4)25℃密度(g/cm3)；(二)粗集料採用堅硬、潔淨、乾燥、表面粗糙、顆粒形狀的良好(接近立方體)的集料，宜採用天然巖石中的玄武巖、輝綠巖、矽質灰巖或錳鐵合金渣塊渣軋制的集料，粗集料應分級加工，需檢驗指標和技術要求如表1所示表1粗集料質量技術要求
(三)細集料細集料宜採用機制砂，細集料應潔淨、乾燥、無雜質，細集料檢驗指標和技術要求如表2、表3所示表2細集料質量技術要求
表3細集料級配規格
當細集料質量達不到表中要求，但通過其他技術手段改進並經試驗驗證混和料各項性能指標能達到要求時，也可採用；(四)礦粉礦粉採用石灰巖或強基性巖石等憎水性石料經過磨細得到的礦粉，礦粉應乾燥、潔淨。檢驗指標及技術要求如表4所示表4礦粉質量技術要求
3.根據權利要求1所述的一種瀝青混合料配合比設計方法，其特徵在於選擇試驗表，設計試驗方案將各篩孔集料篩餘量、瀝青用量等材料用量作為試驗考查因素，根據試驗次數要求選擇合適的均勻設計表，考查瀝青混合料試驗指標；以採用普通瀝青的16型抗滑表層瀝青混合料為例，試驗考查因素如下X1-16mm和13.2mm顆粒在瀝青混合料中的含量，結合集料實際加工性能情況，質量比按M16mm∶M13.2mm＝1∶3定；X2-9.5mm顆粒在瀝青混合料中的含量；X3-4.75mm顆粒在瀝青混合料中的含量；X4-2.36mm顆粒在瀝青混合料中的含量；X5-1.18mm顆粒在瀝青混合料中的含量；X6-0.075mm～0.6mm顆粒在瀝青混合料中的含量，質量比按M0.6mm∶M0.3mm∶M0.15mm∶M0.075mm＝30∶25∶10∶15比例分配；X7-＜0.075mm顆粒(即礦粉)在瀝青混合料中的含量；X8-瀝青在瀝青混合料中的含量；採用限制條件配方均勻設計方案安排試驗(見表5)，試驗次數16次。表5試驗方案
檢驗各組成試驗方案下瀝青混合料體積指標與性能指標按規範規定方法進行瀝青混合料試驗，試驗項目有(1)、瀝青混合料密度試驗；(2)、瀝青混合料馬歇爾試驗；(3)、瀝青混合料浸水馬歇爾試驗；(4)、瀝青混合料劈裂試驗；(5)、瀝青混合料凍融劈裂試驗；(6)、瀝青混合料車轍試驗。
4.根據權利要求1所述的一種瀝青混合料配合比設計方法，其特徵在於建立瀝青混合料體積、性能指標與材料用量關係數學模型；根據試驗結果，採用多元回歸分析方法建立試驗指標與考察因素之間的數學模型，建立模型的試驗指標有(1)瀝青混合料空隙率VV(％)；(2)礦料間隙率VMA(％)；(3)粗集料間隙率VCAmix(％)；(4)瀝青飽和度VFA(％)；(5)馬歇爾穩定度MS(kN)；(6)流值FL(mm)；(7)車轍動穩定度DS(次/mm)；(8)25℃劈裂強度RT(MPa)；(9)凍融劈裂強度比TSR(％)；根據設計瀝青混合料性能要求，分析瀝青混合料體積、性能指標與材料用量關係數學模型，初選配合比採用已建立的模型分析計算滿足體積與性能要求的各種材料用量公共範圍，作為初選材料用量範圍；驗算瀝青膜厚度礦粉比表面積S膠漿瀝青膜厚度上限δmax＝800.65S-0.6932μm膠漿瀝青膜厚度下限δmin＝226.41S-0.596μm集料表面積Sj=1100-pkpi6.67dii]]>式中Sj——集料比表面積，cm2/g；pk——礦粉在集料中百分含量，％；pi——第i級料的百分含量，％；di——集料當量直徑，取對應粒徑與上一級集料直徑的平均值，cm；γi——第i級料的表觀密度，g/cm3；校核膠漿瀝青膜厚度=pbb100-(1-pb100)(1-pk100)Sj0.0007(1-pb100)pk100S]]>式中δ——瀝青膜厚度，cm；γ——混合料密度g/cm3；pb——混合料中瀝青質量百分含量，％；檢驗瀝青膜厚度δ是否滿足δmin≤δ≤δmax若滿足，繼續向下，否則重新選擇配合或更換材料。
5.根據權利要求1所述的一種瀝青混合料配合比設計方法，其特徵在於檢驗瀝青混合料施工性能對擬定對混和料施工性能進行檢驗，檢驗採用CA法，計算公式如下CA＝(PD/2-PD/4)/(100-PD/2)式中CA——混和料施工性能粗集料通過率檢驗值，0.49≤CA≤0.70PD/2，PD/4——D/2、D/4篩孔通過百分率，％；瀝青混合料性能試驗檢驗試驗檢驗初選配合比下瀝青混合料的體積特性、高溫穩定性、水穩定性、低溫穩定性等性能，並進行瀝青混合料析漏試驗和飛散試驗。調整各材料組成，形成施工配合比(1)、採用較少的試驗數量建立較大範圍內瀝青混合料體積、性能指標性能模型，能準確預測試驗範圍內各種材料用量組合情況下瀝青混合料體積、性能指標。(2)、能全面把握試驗範圍內瀝青混合料的各種性能隨材料用量的變化趨勢，便於靈活主動控制瀝青混合料各項性能；(3)、可以在較大材料用量範圍內優選出性能均衡的瀝青混合料配合比，經濟性顯著。
6.根據權利要求1所述的一種瀝青混合料配合比設計方法，其特徵在於粗集料側限抗壓回彈模量測試方法，取烘乾13.2mm～16mm集料3000g，裝入石料壓碎值試驗儀試筒，量測試樣高度L0，取4個方向平均值，然後將裝有試樣的試筒連同壓柱放到2000kN液壓試驗機上，在液壓試驗機壓塊兩側裝上磁性表座和千分表，啟動液壓試驗機，均勻地施加荷載，在10min時達到總荷載400kN，記錄下200kN和400kN時千分表讀數，按下式計算200kN粗集料側限抗壓回彈模量E1==PSLL0=2000.250.150.151000LL0]]>式中E1——200kN側限抗壓回彈模量，MPa；L0——試驗前試樣高度，mm；ΔL——試驗加載200kN時試樣高度變化值，取兩個千分表測量值平均值，mm；進行兩次平行試驗，取平均值作為試驗結果。
7.根據權利要求2所述的一種瀝青混合料配合比設計方法，其特徵在於集料有效密度測試方法試驗設備盛樣鐵盤，天平，烘箱，鐵製或鋁製容器，鋼製攪拌勺，容積3～5ml的小鋼勺，電爐，溫度計；試驗步驟(1)測量試驗用瀝青的相對水的密度25℃/25℃；(2)稱鐵製或鋁製容器+鋼製攪拌勺的空中質量和水中質量分別為m1，m』1水溫為25℃；(3)取有代表性待測的各級粒徑集料各1000g，分別盛於鐵盤中，置於105℃±5℃烘箱中烘乾至恆重，稱其質量為m，然後移入鐵製或鋁製容器中，放在160℃±5℃烘箱中恆溫5小時，同時把鋼製攪拌勺放於烘箱中一併加熱；(4)加熱一容器內瀝青至160℃，同時加熱另一容器內瀝青到120℃備用；(5)從160℃烘箱中取出盛有集料試樣的容器置於已加熱電爐上，然後用小鋼勺逐漸往集料上滴灑少量160℃的瀝青，接著用攪拌鋼勺攪拌集料30秒，讓已添加的瀝青均勻分散在集料表面，然後再重複用小鋼勺滴灑2～4克160℃的瀝青，再攪拌30秒，如此反覆，直到既無白料又無多餘瀝青沉積在容器底為止，重複次數以3～5次為宜，拌料過程中，應保持混合料試樣溫度為160℃±5℃，且攪拌鋼勺應一直留在容器內；(6)冷卻混合料試樣至120℃±5℃，然後立即沿容器壁向試樣加入大量120℃±5℃瀝青，以瀝青剛淹沒所有集料為度，接著用攪拌鋼勺攪拌3分鐘，以排除在加入120℃瀝青時所帶入的氣泡；(7)冷卻混合料試樣至室溫，稱取容器+攪拌鋼勺+混合料試樣(集料十瀝青)的質量為M；(8)然後放入25℃水中恆溫2小時，稱取容器+攪拌鋼勺+集料+瀝青的水中質量為M′；(9)按下式計算集料有效密度e=m(M-m1)-(M-m2)w-M-m1-mb]]>式中re——集料有效相對密度；rw——25℃水的密度；rb——瀝青相對水的密度(25℃/25℃)。
全文摘要
一種瀝青混合料配合比設計方法，屬於瀝青路面表面層瀝青混合料配合比的設計，其設計步驟如下1.選擇瀝青混合料性能參數，2.材料選擇與檢驗，3.選擇試驗表，設計試驗方案，4.檢驗各組成試驗方案下瀝青混合料體積指標與性能指標，5.建立瀝青混合體積、性能指標與材料用量關係數學模型，6.根據設計瀝青混合料性能要求，分析瀝青混合料體積、性能指標與材料用量關係數學模型，初選配合比，7.驗算瀝青膜厚度，8.檢驗瀝青混合料施工性能，9.瀝青混合料性能試驗檢驗，10.調整各材料組成，形成施工配合比，本發明主動設計和優選瀝青混合料配合比，採用該方法設計的瀝青混合料具有優異的路用性能，適於瀝青路面表面層使用。
文檔編號E01C7/00GK1932153SQ20061005123
公開日2007年3月21日 申請日期2006年9月28日 優先權日2006年9月28日
發明者餘崇俊, 吳大鴻, 胡紹剛, 費小申 申請人:貴州省交通科學研究所