[发明专利]沥青混合料中矿粉掺量的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及沥青混合料技术领域，特别涉及一种沥青混合料中矿粉掺量的控制方法。

背景技术

矿粉填料是沥青混合料中必须添加的一种粉体颗粒材料，在混合料的制备过程中矿粉填料与热熔态沥青充分混合，一方面可以提高沥青胶浆的粘稠度从而避免混合料在搅拌、运输、摊铺、碾压等工序中发生离析；另一方面，沥青结合料中混入矿粉填料形成沥青胶浆后，其强度也会产生较大幅度的增加，对于提升沥青混合料的强度指标也会有显著作用。所以矿粉填料是沥青混合料的重要组成部分，对该种材料进行合理化应用是沥青混合料设计中一项重要设计环节。

实践证明矿粉填料的掺量会显著影响沥青混合料的低温路用性能，矿粉填料掺量较小时沥青胶浆及沥青混合料的低温强度效应并未充分发挥，但是矿粉填料掺量过大时沥青胶浆及混合料的低温强度又会出现衰减，而且矿粉填料掺量的影响效应与温度又存在显著关联性。所以在矿粉填料的应用过程中其最佳掺量应该得到合理的确定。

截止到目前，依然没有明确、可行的技术策略对矿粉填料最佳掺量进行有效确定的方法。在实践的过程中往往基于经验或者依靠常规沥青胶浆或者沥青混合料的常规路用性能指标对矿粉填料掺量进行控制，但是由于研究者的所选用的控制指标不尽相同，试验技术手段也存在差异，同时并未能明确矿粉填料对沥青胶浆及混合料低温性能的影响机理，尤其是忽视了矿粉填料细观粉体特征的影响，所以当前阶段得出的矿粉填料最佳掺量存在显著的差异，影响和制约了矿粉填料的有效应用。所以研究一种能够有效确定矿粉填料最佳掺量的方法对于提升沥青路面的技术性能具有重要意义。

发明内容

本发明要解决矿粉填料有效应用的技术问题，提供一种控制机理明确、测试手段客观、测试方法容易掌握的沥青混合料中矿粉掺量的控制方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

一种沥青混合料中矿粉掺量的控制方法，包括：

步骤一：对矿粉样本进行细观特征测试，获取单位质量矿粉所含有的细观空隙V_g；

步骤二：采用沥青胶浆低温粘结强度和沥青胶浆低温弯曲蠕变劲度变化率为双控标准，确定某温度条件下基于临界破坏及疲劳破坏控制指标所确定的沥青胶浆中结构沥青和自由沥青的最优比例R_JZ；

步骤三：按照式(1)计算矿粉掺量R_FB：

其中，m为沥青质量，ρ为沥青的密度。

在上述技术方案中，所述步骤一具体为：按照下式求解单位质量矿粉所含有的细观空隙V_g：

式中：RV为矿粉样本冲击压实后内部残余的细观空隙；V_fb为矿粉样本冲击压实后矿粉实体与内部残余空隙的总体积；W_fs为矿粉样本的质量；G_fs为用于制备矿粉的石灰岩石料的密度。

在上述技术方案中，所述步骤二具体为：

比较沥青胶浆低温粘结强度最大时的结构沥青与自由沥青的比例，与沥青胶浆低温弯曲蠕变劲度变化率最大时的结构沥青与自由沥青的比例，选取其中较小的比例作为某温度条件下沥青胶浆中最优的结构沥青与自由沥青的比例。

本发明具有以下的有益效果：

沥青路面建设中矿粉填料的应用是必要的，但是在低温区沥青混合料设计过程中，矿粉填料的掺量精准控制缺乏行之有效的技术措施，工程实践中往往通过实验对比的方式同时依据工程经验对其进行粗放控制。本发明的沥青混合料中矿粉掺量的控制方法为沥青混合料设计环节中矿粉掺量的精准确定提供了一种行之有效且理论及实践都很合理的技术措施，对今后沥青混合料的合理设计具有重要意义。

本发明的沥青混合料中矿粉掺量的控制方法，理论及实践过程表达清晰，充分考虑了矿粉填料细观粉体特征及矿粉填料宏观掺量对沥青胶浆中结构沥青与自由沥青比例的耦合影响效应，而此项分析在过去的研究中是未被考虑的。同时将温度环境作为一项重要的影响因素进行分析，并确定采用沥青胶浆低温粘结强度及沥青胶浆低温弯曲蠕变劲度变化率作为确定沥青胶浆中结构沥青与自由沥青最佳比例的控制。上述技术措施为精准确定矿粉填料的掺量提供了充分的技术保障。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是矿粉填料细观级配测试图；

图2是沥青胶浆中结构沥青与自由沥青形成机理示意图；

图3是矿粉填料细观空隙(单位质量所含有的细观空隙)测试图；