高性能超薄沥青磨耗层的设计方法

本发明提供一种高性能超薄沥青磨耗层的设计方法,涉及道路工程技术领域。本发明的设计方法,提出以宏观—细观为主要控制指标的高性能超薄沥青磨耗层双重设计原则。宏观指标为改进贝雷法参数[CA]比、[FAc]比、[FAf]范围,VCAmix≤VCADRC,细观指标为平均配位数≥1.3,在减少沥青混合料磨耗层厚度,降低工程造价的基础上,保证沥青路面的使用性能。本发明的设计方法得到的超薄沥青磨耗层,工程造价低,骨架密实,路面不透水,不会对环境造成污染,显著改善路面的骨架抗车辙性能、抗滑性能、密水性能和耐久性等磨耗层路用性能。

专利类型: 发明专利
申请(专利)号: CN202011622387.6
申请日期: 2020年12月30日
公开(公告)日: 2021年5月7日
公开(公告)号: CN112765782A
主分类号: G06F30/20,G,G06,G06F,G06F30
分类号: G06F30/20,C04B26/26,C04B111/00,G06F113/26,G06F119/04,G,C,G06,C04,G06F,C04B,G06F30,C04B26,C04B111,G06F113,G06F119,G06F30/20,C04B26/26,C04B111/00,G06F113/26,G06F119/04
申请(专利权)人: 广州市市政工程试验检测有限公司
发明(设计)人: 孙晓立,石立万,杨军,卞德存
主申请人地址: 510520 广东省广州市天河区天源路1111号育龙局B栋首层
专利代理机构: 广州新诺专利商标事务所有限公司
代理人: 吴泽燊,卢颂昇
国别省市代码: 广东;44
主权项: 1.一种高性能超薄沥青磨耗层的设计方法,其特征在于,包括以下步骤: S1:对原材料进行技术性能指标检测,选择符合规定的原材料; S2:根据Superpave级配设计方法,以公称最大尺寸、关键筛孔通过率为控制指标选择至少三组初试级配曲线; S3:检验每组初试级配曲线的贝雷法参数[CA]比、[FAc]比、[FAf]比是否满足设计要求,如果不满足则返回至步骤S2重新调整级配曲线; S4:以贝雷法主控筛孔为粗细集料分界,测定初试级配的粗集料骨架松装间隙率VCADRC; S5:选择初试油石比,对所述步骤S4中得到的沥青混合料进行骨架判定,当VCAmix≤VCADRC时判定为合格,反之则判定为不合格;合格则进入下一步测试,不合格则返回至步骤S2进行重新设计; S6:对各级配马歇尔试件进行数字图像分析,获取骨架的细观评价指标,即平均配位数,定量评价各级配沥青混合料的骨架性能,平均配位数应≥1.3,选择其中最佳的级配曲线; S7:对最佳的级配进行马歇尔试验,测定马歇尔试验各参数; S8:对所述步骤S7中得到的合格沥青混合料进行路用性能验证,如参数不合格则返回至步骤S2进行重新设计,直至得到合格的沥青混合料。 2.根据权利要求1所述的设计方法,其特征在于,所述步骤S1中,所述原材料包括集料、沥青和添加剂,所述添加剂包括矿粉和纤维。 3.根据权利要求2所述的设计方法,其特征在于,所述步骤S1中,所述集料按照《公路工程集料试验规程》JTG E42-2005的要求和方法进行测试,所述集料和沥青应满足《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004规定的I-D类及PG76-28的技术要求。 4.根据权利要求1所述的设计方法,其特征在于,所述步骤S2中,公称最大尺寸为9.5mm,级配控制类型和范围为: 13.2mm筛孔通过率100%,9.5mm筛孔通过率100%,4.75mm筛孔通过率40~85%,2.36mm筛孔通过率15~35%,1.18mm筛孔通过率8~25%,0.6mm筛孔通过率6~20%,0.3mm筛孔通过率5~15%,0.15mm筛孔通过率4~12%,0.075mm筛孔通过率3~8%。 5.根据权利要求1所述的设计方法,其特征在于,所述步骤S3中,贝雷法参数[CA]比、[FAc]比、[FAf]比的定义分别如式(1)~式(3)所示: 其中,PD/2为公称最大粒径1/2集料的通过率,%;PPCS为第一控制筛孔通过率,%;PSCS为第二控制筛孔通过率,%;PTCS为第三控制筛孔通过率,%; 满足设计要求的贝雷参数范围:[CA]比为0.05~0.15、[FAc]比为0.60~0.75、[FAf]比为0.65~0.80。 6.根据权利要求1所述的设计方法,其特征在于,所述步骤S4中,所述贝雷法主控筛孔通过如下所示的式(4)~式(6)计算得到: [PCS]=0.22[NMPS] 式(4) [SCS]=0.22[PCS] 式(5) [TCS]=0.22[SCS] 式(6) 其中,[NMPS]为公称最大粒径,mm;[PCS]为第一控制筛孔尺寸,[SCS]为第二控制筛孔尺寸,[TCS]为第三控制筛孔尺寸; 所述粗集料骨架松装间隙率VCADRC通过捣实法测定。 7.根据权利要求1所述的设计方法,其特征在于,所述步骤S5中,VCAmix按如下所示的式(7)计算得到: 其中,VCAmix为压实沥青混合料的粗集料骨架间隙率;VCADRC为捣实状态下的粗集料松装间隙率;γf为由表干法测定的沥青混合料试件毛体积相对密度;γca为矿料中所有粗集料的合成毛体积密度;Pca为矿料中所有粗集料质量占沥青混合料总质量的百分率。 8.根据权利要求1~7任一项所述的设计方法,其特征在于,所述步骤S6中,数字图像分析包括:切割马歇尔试件获取切片图像、对图像进行二值化处理、接触分析;每种级配至少获得8张沥青混合料切片图像; 平均配位数定义为颗粒体系内部颗粒的平均接触数目,其计算方式如式(8)所示: 其中,为沥青混合料的平均配位数;N为沥青混合料内粗集料总数量;表示粗集料i的配位数。 9.根据权利要求1所述的设计方法,其特征在于,所述步骤S7中,通过马歇尔试验确定油石比,油石比为6.0~7.0%,目标空隙率为3~4%。 10.根据权利要求1所述的设计方法,其特征在于,所述步骤S8中,路用性能验证时,合格的参数指标应满足以下条件: 油石比≤7.0%,空隙率为3~5%,矿料间隙率VMA≥17.0,粗集料骨架间隙率VCAmix≤VCADRC,60℃车辙动稳定度≥6000次/mm,肯塔堡飞散试验损失≤8%,谢伦堡析漏试验结合料损失≤0.3%,浸水马歇尔试验残留稳定度≥85%,冻融劈裂试验残留强度比≥80%,渗水系数≤80mL/min,表面构造深度≥0.7mm。
法律状态: 公开