[发明专利]一种热阻SMA-13矿料级配设计方法

说明书

本发明提供一种热阻沥青路面面层混合料的矿料级配设计方法。本发明以非热阻沥青路面面层混合料的矿料级配为基础，采用多组粒径范围的热阻材料替换相应粒径范围内的粗集料；以路用性能降低幅度不高于5～20％且该替换比例对应的面层混合料热阻性能相对最佳为原则确定替换比例。按照本发明提供的设计方法得到的热阻沥青路面面层混合料与普通面层混合料相比，在路用性能最大降低幅度不超过14.3％的同时，热阻性能可提高12.8％，实现热阻性能与路用性能的最佳匹配。

技术领域

本发明涉及交通土建工程应用技术领域，特别涉及一种热阻沥青路面面层混合料的矿料级配设计方法。

背景技术

沥青混合料是一种粘弹性材料，温度对其影响是非常显著的，同时由于沥青材料的热吸收性能，在强太阳辐射作用下，沥青路面温度远高于环境温度，加剧了车辙等病害的发生。近年来，随着全球气候变暖，夏季路面温度有逐年升高趋势，普通沥青路面对城市热岛效应的影响日益突出。因此，采取合理方式控制路面内部温度的积聚，降低夏季沥青路面的温度和缓解城市热岛效应成为道路工作者的主要研究方向。

沥青混合料的导热系数是表征沥青路面热传导能力的重要参数，研究表明，石料导热系数的大小在很大程度上决定了沥青混合料的热传导能力。因此，在沥青混合料设计中采用导热系数小的集料，以达到控制路面内部温度的目的是一种新的研究思路。目前，国内对热阻式沥青混合料的研究主要是通过热阻材料对粗集料的整体替换或对某一粒径范围的粗集料的整体替换而实现的，但这种整体替换对于粒径的把握不准确，不能充分发挥热阻材料的热阻性能，因而也不能实现热阻性能与路用性能的最佳匹配。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热阻沥青路面面层混合料的矿料级配设计方法。采用本发明提供的设计方法得到的热阻沥青路面面层混合料与普通面层混合料相比，在路用性能最大降低幅度不超过14.3％的同时，热阻性能可提高12.8％，实现热阻性能与路用性能的最佳匹配。

本发明提供了一种热阻沥青路面面层混合料的矿料级配设计方法，以非热阻沥青路面面层混合料的矿料级配为基础，采用多组粒径范围的热阻材料替换相应粒径范围内的粗集料。

优选的，所述替换比例以路用性能降低幅度不高于5～20％且该替换比例对应的面层混合料热阻性能相对最佳为原则确定得到。

优选的，所述替换比例的确定按照粒径范围从低到高的顺序进行，下一级的替换比例要在上一级热阻材料替换后的基础上确定。

优选的，所述热阻材料的掺量由粗集料的替换量根据热阻材料和粗集料的密度比调整得到。

优选的，所述热阻材料为耐火碎石和/或陶粒。

优选的，所述非热阻沥青路面面层混合料为SMA-13、SMA-16、AC-13或AC-16。

优选的，当所述非热阻沥青路面面层混合料为SMA-13时，所述设计方法包括以下步骤：

矿粉、细集料、2.36～4.75mm非热阻碎石、4.75～9.5mm非热阻碎石、9.5～13.2mm非热阻碎石和13.2～16.0mm非热阻碎石的质量比为X1:X2:X3:X4:X5:X6；

(1)2.36～4.75mm耐火碎石掺量设计

以2.36～4.75mm耐火碎石对同一粒径范围的非热阻碎石进行替换，以路用性能降低幅度不高于5％，且该替换比例对相应的面层混合料热阻性能相对最佳为原则，确定2.36～4.75mm耐火碎石的掺量X31；

(2)4.75～9.5mm耐火碎石掺量设计