[发明专利]骨架密实型沥青混合料体积的设计方法

说明书

技术领域

本发明是一种建立直观、明确的骨架型沥青混合料的配合比设计方法，属于沥青混合料的配合比设计领域。

背景技术

近十五年来，我国的公路建设，特别是高速公路建设跨入了一个前所未有的时代，中国高速公路建设仅用了10多年时间，就走过了发达国家一般需要40年才能走过的路程。1988年10月沪嘉高速公路建成通车，实现了我国大陆高速公路零的突破，1995年底建成通车的高速公路已超过2000km，1998年底建成通车的高速公路达到6258km，位居世界第八位。1999年10月我国高速公路通车总里程突破1万公里，2000年底高速公路通车总里程达到1.6万公里，位居世界第三位。2001年，我国高速公路建设取得新的突破，全年新增通车里程3152公里，使全国高速公路总里程达19437公里，超过加拿大(1.7万公里)跃居世界第二位。目前，我国高速公路通车总里程仅次于美国的8.9万公里，截至2004年底已达到3.42万公里。

在看到我国高速公路建设所取得的巨大成就的同时，也应看到我国的公路建设质量与发达国家还有明显的差距。在我国已大量使用进口沥青、进口设备的同时，我国沥青路面的建设水平与先进国家还有明显的差距。因此，如何更有效的提高我国公路建设质量，成为摆在所有公路建设者面前的历史使命。

影响公路质量的因素很多，包括设计、施工、材料和管理等多方面。其中材料因素占据了相当大的比例；目前我国高等级公路面层中80％以上是沥青路面，因此，沥青混合料的性能直接关系到公路的质量。沥青混合料是由矿质骨料和沥青胶结料所组成的复合材料，是一种具有空间网络结构的多相分散体系，其力学强度主要由矿质颗粒之间的内摩阻力和嵌挤力，以及沥青胶结料与矿料之间的粘结力所构成。由于骨架密实型沥青混合料，如SMA、LSAM等，可以同时提供较好的内摩阻力和粘聚力，因此骨架密实型已成为目前沥青混合料的发展方向。

但骨架密实型沥青混合料的级配构成，多是以实践经验为基础的，缺少严格的理论指导。尤其是目前的沥青混合料组成设计方法还存在如下的不足，影响了沥青路面技术的发展：

(1)矿质混合料的级配组成依赖于经验，即使在Superpave设计方法中，控制点和限制区仅仅是一种判定条件，不能成为设计方法；

(2)矿质混合料级配选择与沥青用量确定之间缺少必要的联系；

(3)对于如何充分发挥粗集料的嵌挤能力没有给出必要的说明。

因此，建立直观、明确的骨架型沥青混合料的配合比设计方法是目前工程界和理论界的急需。

发明内容

技术问题：本发明要解决的技术问题是解决以上所指出的问题，提供一种骨架密实型沥青混合料配合比设计方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

步骤1：根据现行规范规定，确定各级集料和沥青材料的密度，

步骤2：测试沥青混合料中直径为D₀的最粗一级集料单独构成混合料时的体积填充率V₀，并按式1计算粗集料的理论级配，其中：V₁为两级集料混合时粗一级集料的填充率，D为粗一级集料粒径；d为细一级集料粒径；V₀为粗一级颗粒单独填充时的填充率，可由堆积密度与表观密度比值得到：

V1=V0(1+dD)3]]>                                           式1

步骤3：分别确定沥青混合料中粗集料、细集料的理论密度和合成密度，

步骤4：确定粗集料的紧密堆积密度和粗集料紧密堆积状态下的空隙率VCA，

步骤5：根据路面设计要求，选择沥青混合料设计空隙率VV；在《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)对矿料间隙率VMA取值的基础上，以2％～4％的幅度增大VMA，

步骤6：根据式2确定沥青混合料中粗集料、细集料和沥青的用量，并由此确定混合料级配，完成混合料的体积设计，