[发明专利]一种设计改性乳化沥青稀浆混合料集料级配的方法

说明书

技术领域

本发明涉及沥青路面施工技术领域，尤其是涉及一种设计改性乳化沥青稀浆混合料集料级配的方法。

背景技术

我国已建成的高速公路及普通公路绝大部分是沥青路面，由于车辆严重超载超限、大交通量、渠化行车以及高温天气等因素的影响，导致车辙已成为沥青路面的主要病害之一，据统计80％的沥青路面出现不同程度的车辙，而且深度大于10mm的车辙较多，深度小于10mm的车辙对行车安全影响不大，一般可以不处理；深度大于10mm的车辙影响行车安全则要求处理，用微表处修补车辙是比较科学、经济的技术方案。

改性乳化沥青稀浆混合料是做微表处的材料，修复沥青路面车辙是它的主要用途之一，用它修复沥青路面车辙是直接填补的唯一方法，同时也是经济高效的方法，目前现行规范规定均用MS-3型乳化沥青稀浆混合料填补车辙，其集料最大粒径为10mm，它存在的问题是，当修复的车辙深度大于集料最大粒径即10mm时，填补料成型厚度超过集料最大粒径，这样厚度的填补料自身抗车辙性能很差，其自身很快就会产生车辙，结果导致车辙重复出现。

当改性乳化沥青稀浆混合料的成型厚度等于其集料最大粒径时，它自身不会产生车辙。也就是说，用集料最大粒径等于车辙深度的改性乳化沥青稀浆混合料填补车辙时，不会重复出现车辙。因此，在实践中需要根据车辙的深度选择集料最大粒径，并且集料最大粒径大于10mm(这样的改性乳化沥青稀浆混合料称为超粗型改性乳化沥青稀浆混合料)。但目前现行规范中，改性乳化沥青稀浆混合料集料最大粒径为10mm，而没有最大粒径为10mm～31.5mm的集料级配标准。因此，在实践中需要超粗型改性乳化沥青稀浆混合料时，如何确定其集料级配是必须要解决的问题。

粒子干涉理论是计算沥青混合料集料级配范围的方法，它适用于热拌热铺类沥青混合料，粒子干涉理论认为，路面结构要达到最大密实度，前一级颗粒之间的空隙应由次一级颗粒所填充；其所余空隙又由再次被小颗粒所填充，但填隙的颗粒粒径不得大于其间隙的距离，否则大小颗粒粒子之间势必发生干涉现象而形不成骨架。为避免干涉，大小粒子之间应按一一数量分配。从临界干涉的情况下可导出前一级颗粒的距离为：

当处于临界干涉状态时t＝d，则上式可表示为：

式中：t——前粒级的间隙距离(即等于次粒级的粒径d)；

D——前粒级的粒径；

Ψ_o——次粒级的理论实积率(实积率即堆积密度与表观密度之比)；

Ψ_s——次粒级的实用积率。

公式2即为粒子干涉理论公式。应用时如已知集料的堆积密度和表观密度，即可求得集料理论实积率(ψ_o)。设计连续级配时d/D＝1/2，则可按公式2求得实用实积率(ψ_s)。由实用实积率可计算出各级集料的配量(即各级分计筛余)。

粒子干涉理论最适宜设计沥青玛蹄脂碎石混合料集料级配，能够形成骨架，这种级配的集料的内摩阻力很大，集料的内摩阻力都会给用之做成的沥青混合料的和易性造成不利影响。研究表明，由于热拌热铺施工工艺的拌和与摊铺能力都很强，集料的内摩阻力给热拌热铺沥青混合料的和易性造成的不利影响相对来讲微不足道，可以忽略不计；而改性乳化沥青稀浆混合料的拌和与摊铺能力与热拌热铺沥青混合料的拌和与摊铺能力相比要弱得多，导致用粒子干涉理论设计出的级配集料所做的改性乳化沥青稀浆混合料很难拌和摊铺，也就是说其施工和易性不好，很难施工，甚至直接导致施工失败。因此，不能直接运用粒子干涉理论来设计改性乳化沥青稀浆混合料的集料级配。

粒子干涉理论要求前一级颗粒之间的空隙应由次一级颗粒所填充，其所余空隙又由再次被小颗粒所填充，但填隙的颗粒粒径不得大于其间隙的距离，并且填隙所用材料的体积不得大于间隙体积，使大小颗粒粒子之间不发生干涉，碎石之间要形成骨架，每一级碎石都不得把其以上级别的碎石形成的骨架撑开，这样就使得集料之间的内摩阻力很大，导致其施工和易性不好；而改性乳化沥青稀浆混合料对集料级配的要求与粒子干涉理论刚好相反，不但要求大小颗粒粒子之间要发生干涉，碎石之间不要形成骨架，每一级碎石都要把其以上级别的碎石形成的骨架撑开，而且还要充分撑开骨架，每一级都要充分干涉，直至最细的集料，为此，它要求次一级颗粒粒径要大于其间隙的距离，并且填隙所用材料的体积要大于间隙体积，使大小颗粒粒子之间发生干涉现象而形不成骨架，而且这种干涉还要充分，从而得到和易性很好的稀浆混合料，以满足微表处施工工艺的需要。

发明内容