一種適用于重載交通路面的瀝青混合料配合比的確定方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適用于重載交通路面的瀝青混合料配合比的確定方法，包括如下步驟：1）準備原材料，2）用粗集料干搗實VCA試驗方法確定瀝青混合料中粗集料間質(zhì)量相對比例，3)用馬歇爾擊實試驗方法確定瀝青混合料粗、細集料含量和用最緊密骨架嵌擠狀態(tài)確定瀝青混合料的最佳油石比。通過本確定方法制得的瀝青混合料的密實性較普通瀝青混合料有明顯改善，可有效減少路面滲水情況，減少路面水破壞的發(fā)生，而且該瀝青混合料具有較好的高溫穩(wěn)定性，使得其重載交通環(huán)境下的路用性能顯著提高，可減少車轍、泛油等病害的發(fā)生，同時，減小了瀝青用量，顯著降低了工程投資成本，對于在我國更廣泛的推廣瀝青路面起到了積極的作用。
【專利說明】一種適用于重載交通路面的瀝青混合料配合比的確定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于道路工程設(shè)計領(lǐng)域，涉及一種浙青混合料配合比的確定方法，該確定方法得到的是適用于重載交通路面的浙青混合料。
【背景技術(shù)】
[0002]I)重載交通環(huán)境的現(xiàn)狀
[0003]隨著國民經(jīng)濟的快速增長，我國的高等級公路建設(shè)事業(yè)得到了前所未有的發(fā)展，從1985-2012年，我國已建成的高速公路達到9萬km，其中大部分是在20世紀完成的，而且其設(shè)計壽命只有15年，實際使用壽命只有6-7年。
[0004]影響當前高等級公路早期破壞的因素是多種多樣的，其中一個不可忽視的重要因素就是某些路段的重交通環(huán)境加劇了浙青路面的破壞程度。重載交通通常是指道路通車后累計當量標準軸次大大超過一般水平，路面性能衰減超常規(guī)發(fā)展的現(xiàn)象。在發(fā)達國家，重載交通主要體現(xiàn)為貨運向集裝箱、大型化、多軸化方向發(fā)展；在我國，重載交通則通常以車輛的超限超載為特點。重載對浙青路面造成的影響主要是使路面產(chǎn)生開裂和車轍損壞。
[0005]2)現(xiàn)行浙青混合料設(shè)計原理及方法
[0006]一般來說，浙青混合料配合比設(shè)計主要是解決兩方面問題，一是如何優(yōu)選浙青混合料的礦料級配；二是如何確定浙青混合料的最佳油石比。對于不同的品質(zhì)和規(guī)格的礦料，有不同的最優(yōu)礦料級配。但是在當前國內(nèi)外浙青混合料礦料級配研究和應(yīng)用中恰恰相反，往往是給定了一定的級配范圍，不論是玄武巖、花崗巖還是石灰?guī)r礦料，不論是采用何種破碎方式、粒徑規(guī)格，都按照這種級配范圍進行相應(yīng)的配合比設(shè)計，這顯然是不合理的。理論上講，無論是規(guī)范上還是技術(shù)文獻中給定的級配范圍應(yīng)該是一種推薦性的參數(shù)，便于指導生產(chǎn)實踐中進一步的試驗，從而優(yōu)選出合理的、有針對性的應(yīng)用級配?？紤]到礦料本身的復雜性，目前還不可能給出浙青混合料的統(tǒng)一的合理級配，在實際工程中也是不現(xiàn)實的，但是可以提出一種構(gòu)建級配、評價級配合理性的技術(shù)手段。
[0007]多年以來,采用最大密度理論構(gòu)建混合料的礦料級配是一種普遍應(yīng)用的技術(shù)手段，從早期的泰勒級配曲線、前蘇聯(lián)的K法、同濟大學提出的I法，到近十年來，美國提出的SUPERPAVE級配曲線以及我國現(xiàn)行浙青路面施工技術(shù)規(guī)范中提出的級配曲線都是根據(jù)這種理論構(gòu)建而成的，這是一種連續(xù)型級配形式，這種級配的浙青混合料具有施工和易性好，易于密實的特點，同時混合料的高溫穩(wěn)定性不足，在重載交通環(huán)境下易于產(chǎn)生車轍病害也是其明顯的不足。為此，近二十年來，采用顆粒干涉理論構(gòu)建粗集料斷級配浙青混合料，改善其高溫穩(wěn)定性的研究與應(yīng)用方興未艾。
[0008]當前國內(nèi)外工程界已普遍認為，采用粗集料斷級配的混合料礦料組成規(guī)律，具有良好的路用性能，特別是在高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性等方面，其中典型的粗集料斷級配混合料有:浙青瑪蹄脂碎石混合料(SMA)和多碎石浙青混凝土(SAC)。但是如何構(gòu)建這種級配，對這種級配浙青混合料技術(shù)性能評價的配合比的確定方法研究還比較薄弱。對于一種浙青混合料，當其中含有足夠的粗集料都可以形成所謂的骨架結(jié)構(gòu)，但是粗集料中各種粒徑礦料的比例不同，將導致最終混合料的力學性能具有較大的差異。另外，當混合料粗集料含量過高，容易導致混合料的密實性降低，從而造成混合料的水穩(wěn)定性降低，路用性能的耐久性不足。因此，對于粗集料斷級配浙青混合料的設(shè)計絕不僅僅是單純提高粗集料的含量。
[0009]目前隨著道路交通中交通量的變化，出現(xiàn)多軸次、重軸載、高輪壓的重交通特點，浙青路面和浙青混合料的配合比的確定方法都面臨著新的挑戰(zhàn)，現(xiàn)有浙青混合料配合比配合比的確定方法難以適應(yīng)當前重載交通的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于重載交通環(huán)境的浙青混合料配合比的確定方法，針對目前在重載交通應(yīng)用中浙青混合料配合比的確定方法存在的不足及不合理，對浙青混合料從級配選擇到最佳油石比的確定依次進行了設(shè)計，
【發(fā)明內(nèi)容】
包括:
[0011](I)用最緊密骨架嵌擠狀態(tài)確定浙青混合料的最佳油石比；
[0012](2)用粗集料干搗實試驗方法確定浙青混合料中粗集料間質(zhì)量相對比例；
[0013](3)用室內(nèi)馬歇爾擊實試驗方法確定浙青混合料粗、細集料含量；
[0014]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
[0015]一種用于重載交通環(huán)境的浙青混合料配合比的確定方法，包括如下步驟:
[0016]I)、準備原材料，2)、確定浙青混合料中粗集料間質(zhì)量相對比例，3)、確定浙青混合料粗、細集料含量，并確定浙青混合料的最佳油石比；
[0017]其中，所述步驟I)為選擇改性浙青作為膠結(jié)材料，選用粗集料、細集料和礦粉，粗、細集料分界點為4.75_，所述粗集料的最大公稱粒徑為13.2mm的石料；
[0018]所述步驟2)為先選擇浙青混合料中兩檔粗集料，即9.5mm?13.2mm與4.75mm?9.5mm兩檔粗集料,對這兩檔粗集料按照質(zhì)量相對比例5?1:1?5設(shè)計出6?10組級配，然后對各組級配根據(jù)《公路工程集料試驗規(guī)程JTJ E42-2005))中T0309粗集料干搗實VCA試驗方法進行粗集料干搗實VCA試驗，取粗集料干搗實礦料空隙率最小值對應(yīng)的粗集料質(zhì)量相對比例作為浙青混合料中粗集料間質(zhì)量相對比例；
[0019]所述步驟3)包括如下方法步驟:
[0020](I)、在級配變化中保持根據(jù)上述步驟2)確定的粗集料間的質(zhì)量相對比例不變，變化混合料中粗、細集料的含量，即通過變化4.75mm關(guān)鍵篩孔的通過率來實現(xiàn)，具體為根據(jù)經(jīng)驗選擇4?6個以3%?5%為間隔的4.75mm關(guān)鍵篩孔的通過率，同時根據(jù)設(shè)計需要確定浙青混合料最大公稱粒徑13.2mm和0.075mm這兩個關(guān)鍵篩孔的通過率數(shù)值，由此組成4?6組級配；
[0021]對于各級配，將確定的4.75mm和0.075mm兩個關(guān)鍵篩孔的通過率數(shù)值代入公式1，計算待定參數(shù)a、b，確定公式I的具體表達式，然后采用公式I具體表達式計算該級配下粗細集料分界點4.75mm至0.075mm篩孔之間每一個篩孔對應(yīng)的通過率數(shù)值；將確定的4.75mm關(guān)鍵篩孔的通過率數(shù)值代入公式2，上述步驟2)確定的粗集料間的質(zhì)量相對比例各自對應(yīng)的參數(shù)值即為參數(shù)A和B，由此計算出該級配下9.5_篩孔的通過率數(shù)值，至此確定各組浙青混合料的具體級配；
[0022]y=a.Xb (公式 I)[0023]式中:y為各細集料篩孔對應(yīng)的通過率，X為各細集料篩孔的孔徑(_)，a、b為待定參數(shù)；
【權(quán)利要求】
1.一種適用于重載交通路面的浙青混合料配合比的確定方法，其特征在于，包括如下步驟: I)、準備原材料，2)、確定浙青混合料中粗集料間質(zhì)量相對比例，3)、確定浙青混合料粗、細集料含量，并確定浙青混合料的最佳油石比； 其中，所述步驟I)為選擇改性浙青作為膠結(jié)材料，選用粗集料、細集料和礦粉，粗、細集料分界點為4.75mm,所述粗集料為最大公稱粒徑為13.2mm的石料； 所述步驟2)為先選擇浙青混合料中兩檔粗集料，即9.5mm~13.2mm與4.75mm~9.5mm兩檔粗集料，對這兩檔粗集料按照質(zhì)量相對比例5~1:1~5設(shè)計出6~10組級配，然后對各組級配根據(jù)《公路工程集料試驗規(guī)程JTJ E42-2005))中T0309粗集料干搗實VCA試驗方法進行粗集料干搗實VCA試驗，取粗集料干搗實礦料空隙率最小值對應(yīng)的粗集料質(zhì)量相對比例作為浙青混合料中粗集料間質(zhì)量相對比例； 所述步驟3)包括如下方法步驟: (1)、在級配變化中保持根據(jù)上述步驟2)確定的粗集料間的質(zhì)量相對比例不變，變化混合料中粗、細集料的含量，即選擇4~6個以3%~5%為間隔的4.75mm關(guān)鍵篩孔的通過率，同時根據(jù)設(shè)計需要確定浙青混合料最大公稱粒徑13.2_和0.075mm這兩個關(guān)鍵篩孔的通過率數(shù)值，由此組成4~6組級配； 對于各級配，將確定的4.75mm和0.075mm兩個關(guān)鍵篩孔的通過率數(shù)值代入公式1，計算待定參數(shù)a、b，確定公式I的具體表達式，然后采用公式I具體表達式計算該級配下粗細集料分界點4.75mm至0.075mm篩孔之間每一個篩孔對應(yīng)的通過率數(shù)值；將確定的4.75mm關(guān)鍵篩孔的通過率數(shù)值代入公式2，上述步驟2)確定的粗集料間的質(zhì)量相對比例各自對應(yīng)的參數(shù)值即為參數(shù)A和B，由此計算出該級配下9.5mm篩孔的通過率數(shù)值，至此確定各組浙青混合料的具體級配；
y=a.xb (公式 I) 式中:y為各細集料篩孔對應(yīng)的通過率，X為各細集料篩孔的孔徑(mm)，a、b為待定參數(shù)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于重載交通路面的浙青混合料配合比的確定方法，其特征在于，所述試件的毛體積密度通過蠟封法測定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于重載交通路面的浙青混合料配合比的確定方法，其特征在于，所述 試件的最大理論密度通過真空法測定。
【文檔編號】E01C7/18GK103526664SQ201310524807
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月30日
【發(fā)明者】李福建, 韓君, 陶紅, 周德洪, 吳述祥, 朱亞琴, 丁莉娜 申請人:江蘇寶利瀝青股份有限公司