高黏高彈應(yīng)力消散材料性能平衡設(shè)計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于道路瀝青路面材料制造的技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明特別涉及該高黏高彈應(yīng)力 消散材料中瀝青最佳用量的確定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 上世紀(jì)八十年代，水泥路面由于具有強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、建設(shè)成本低的特點(diǎn)，在全 國迅猛發(fā)展。但隨著交通量劇增、汽車軸載重型化的原因，早期修建的水泥路面逐漸接近其 使用壽命，病害頻發(fā)且維修養(yǎng)護(hù)困難，嚴(yán)重影響道路服務(wù)能力和行車安全。隨著我國經(jīng)濟(jì) 水平不斷提高，瀝青路面逐步取代水泥路面，在原有水泥路面上加鋪瀝青路面可以兼顧"白 色"和"黑色"兩種路面的優(yōu)點(diǎn)，"白加黑路面"得到了廣泛的應(yīng)用。
[0003] 但是"白加黑路面"結(jié)構(gòu)涉及剛性、柔性兩種路面結(jié)構(gòu)形式，不僅材料性能差異大、 舊水泥板受溫度變化影響大，而且舊路面板上存在接縫和裂縫，并常常伴有錯臺、脫空等損 壞現(xiàn)象，且在復(fù)合結(jié)構(gòu)中奇異部位尤為突出，這些都促使瀝青加鋪層在對應(yīng)于舊路面板接、 裂縫的位置上極易出現(xiàn)裂縫，這種裂縫常常被稱之為反射裂縫。
[0004] 隨著我國公路網(wǎng)建設(shè)的快速增長以及城市環(huán)道和立體交叉的增加，橋梁的數(shù)目和 種類越來越多，并且已經(jīng)成為城市的風(fēng)景名片。目前，橋面鋪裝多為瀝青路面，瀝青混凝土 材料鋪設(shè)于橋梁水泥混凝土之上，存在一些特殊力學(xué)特性（如高模量、振動特性、橫向聯(lián)系 支座、反向彎矩和溫度應(yīng)力等特性），鋪裝的下承層不同導(dǎo)致力學(xué)行為不一致。橋面鋪裝己 成為橋梁工程中最為薄弱部分之一，其使用壽命遠(yuǎn)低于橋梁主體結(jié)構(gòu)，雖屬于橋梁附屬工 程，但其使用品質(zhì)對整個橋梁，乃至整個路網(wǎng)具有巨大影響。
[0005] 無論是"白加黑路面"還是橋面鋪裝，層間粘結(jié)和應(yīng)力集中無疑成為其病害的主要 起因。因此，在層間設(shè)置一種高黏高彈的結(jié)構(gòu)層，使應(yīng)力消散是解決此類問題的核心。
[0006] 高黏高彈應(yīng)力消散材料，一般由集料和高黏瀝青結(jié)合料拌和而成，而高黏瀝青結(jié) 合料：集料=7~11 : 100;所述集料的為玄武巖、天然砂、機(jī)制砂和礦粉。瀝青用量只是 一個較寬的比例范圍，但具體涉及到其最佳用量是多少，是真正影響應(yīng)力消散材料性能的 關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對上述領(lǐng)域中的缺陷，本發(fā)明提供高黏高彈應(yīng)力消散材料中瀝青最佳用量的確 定方法，并使該混合料具有良好的粘結(jié)和防水的能力，通過級配設(shè)計的砂石材料和較高的 瀝青用量使其將具有良好的柔韌性和彈性恢復(fù)能力，抗疲勞性能優(yōu)異，該材料適用于水泥 混凝土路面加鋪瀝青路面、水泥混凝土橋面加鋪瀝青路面等場所。
[0008] 高黏高彈應(yīng)力消散材料中瀝青最佳用量的確定方法，其中該材料由集料、聚酯纖 維和高黏瀝青結(jié)合料拌和而成，高黏瀝青結(jié)合料：集料=7~11:100 ;所述集料為玄武巖、 天然砂、機(jī)制砂和礦粉，所述瀝青最佳用量OAC的確定方法如下：
[0009] (1)從最低含量高黏瀝青結(jié)合料：集料=7:100至最高含量高黏瀝青結(jié)合料：集 料=11:100,采用熱拌瀝青混合料油石比確定方法預(yù)估瀝青混合料適宜的瀝青用量OACd; 按照間隔n取不同的瀝青用量以確定試驗數(shù)量，采用旋轉(zhuǎn)壓實的方法成型若干組試件，旋 轉(zhuǎn)壓實100次，測定試件的空隙率VV，同時成型相同油石比的試件，測定試件的性能指標(biāo)， 性能指標(biāo)包含貫入剪切強(qiáng)度（60°C)、疲勞壽命（10HZ，20°C，20(K)ye)和動穩(wěn)定度損失率， 其中n不大于0. 5;動穩(wěn)定度損失即為上部結(jié)構(gòu)層試件動穩(wěn)定度試驗值與應(yīng)力消散材料層 加鋪上部結(jié)構(gòu)層試件的動穩(wěn)定度試驗值之差，動穩(wěn)定度損失率即為動穩(wěn)定度損失與上部結(jié) 構(gòu)層試件動穩(wěn)定度試驗值的百分比；
[0010](2)在壓實次數(shù)G= 100次時，要求空隙率1. 3%彡VV彡0. 8%，滿足此要求的瀝青 用量范圍定義為a1;貫入剪切強(qiáng)度要求大于0. 3MPa，滿足此要求的瀝青用量范圍定義為a2; 疲勞壽命要求大于100000次，滿足此要求的瀝青用量范圍定義為a3;動穩(wěn)定度損失率要求 小于5%，滿足此要求的瀝青用量范圍定義為a4;瀝青最佳用量0AC須在aifla2fla3fla4 的范圍內(nèi)。
[0011] 還包括：在最佳用量范圍內(nèi)確定最佳值步驟，該確認(rèn)最佳值的方法為取貫入剪切 強(qiáng)度性能最優(yōu)的瀝青用量為Pi，取疲勞性能最優(yōu)的瀝青用量為p2，取動穩(wěn)定度損失率最優(yōu) 的瀝青用量為p3;根據(jù)這三項性能的重要性賦予權(quán)重分別為貫入剪切強(qiáng)度權(quán)重Ai、疲勞性 能權(quán)重、動穩(wěn)定度損失率權(quán)重A3,則瀝青最佳用量為p= ，最終確 定瀝青最佳值。
[0012] 其中貫入剪切強(qiáng)度權(quán)重A1= 〇. 4、疲勞性能權(quán)重A2= 〇. 3、動穩(wěn)定度損失率權(quán)重 入 3= 0? 3〇
[0013] 所述步驟（1)確定試驗數(shù)量的方法，為以0AQ中值，再按正負(fù)1確定瀝青用量范 圍，且取值位于7~11以內(nèi)，再按間隔n確定試驗個數(shù)。
[0014] 所述n= 0? 5。
[0015] 所述步驟（1)貫入剪切強(qiáng)度的加載速率為lmm/min，試驗溫度可根據(jù)有關(guān)規(guī)定和 需要選用。
[0016] 所述試驗溫度為60°C，如寒冷地區(qū)及中下面層的混合料測試時，其試驗溫度采用 45。。。
[0017] 所述步驟（2)中作瀝青用量一空隙率、瀝青用量一貫入剪切強(qiáng)度、瀝青用量一疲 勞壽命、瀝青用量一動穩(wěn)定度損失率曲線圖，確定瀝青最佳用量初定范圍ai、a2、a3、a4。
[0018] 本發(fā)明的具體方法步驟如下：
[0019] 預(yù)估高黏高彈應(yīng)力消散材料的瀝青用量，以0AQ表示，按照0. 5%的間隔，取5個 不同的瀝青用量，即0ACQ-l%、0ACQ-0. 5%、0ACQ、0ACQ+0. 5%、0ACQ+1%。在每個瀝青用量下 試件，采用旋轉(zhuǎn)壓實次數(shù)為100次成型試件測定體積指標(biāo)即空隙率VV，成型其他試件測定 性能指標(biāo)，性能指標(biāo)包含貫入剪切強(qiáng)度、疲勞壽命以及動穩(wěn)定度損失率。
[0020] 在壓實次數(shù)G= 100時，要求空隙率1.3%彡VV彡0.8%，滿足此要求的瀝青用量 范圍定義為，貫入剪切強(qiáng)度要求大于0. 3MPa，滿足此要求的瀝青用量范圍定義為a2;疲勞 壽命要求大于100000次，滿足此要求的瀝青用量范圍定義為a3;動穩(wěn)定度損失率要求小于 5%，滿足此要求的瀝青用量范圍定義為a4;瀝青最佳用量0AC須在aina2na3na4的范 圍內(nèi)。
[0021]在瀝青最佳用量范圍內(nèi)，取貫入剪切強(qiáng)度性能最優(yōu)的瀝青用量為Pi，取疲勞性能 最優(yōu)的瀝青用量為p2，取動穩(wěn)定度損失率最優(yōu)的瀝青用量為p3。根據(jù)這三項性能的重要性 賦予權(quán)重分別為貫入剪切強(qiáng)度權(quán)重Ai、疲勞性能權(quán)重A2、動穩(wěn)定度損失率權(quán)重A3，則瀝 青最佳用量為P=XfPfX2*P；E+A 最終確定瀝