[发明专利]一种基于路用性能的AC-20改性沥青混合料设计方法

说明书

本发明属于道路工程技术领域，特别是涉及一种基于路用性能的AC‑20改性沥青混合料设计方法。根据东北地区的气候、交通和材料特点，通过大量的路用性能试验，应用分形理论建立沥青混合料路用性能预测模型和级配检验预测模型；参考现行规范中的要求，提出东北地区沥青路面满足路用性能要求的沥青混合料集料级配分形维数和粗、细集料分形维数的范围；在所提出的范围内选择相应的分形维数作为设计参数，通过分形维数推导矿料各筛孔的通过率，通过建立的路用性能预测模型进行沥青混合料路用性能检验，利用级配检验预测模型进行级配骨架检验，最后对满足预测性能要求的沥青混合料进行试验验证，进而得到满足性能要求的良好级配。

技术领域

本发明属于道路工程技术领域，特别是涉及一种基于路用性能的AC-20改性沥青混合料设计方法。

背景技术

长期以来，沥青混合料的配合比设计方法一直是道路研究者和建设者的研究重点。目前世界上大多数国家采用马歇尔方法设计沥青混合料，我国也不例外。但是，经过多年的工程实践检验之后，人们逐渐认识到马歇尔试验方法存在诸多不足，如试件成型与实际施工过程有差异，试件成型方法不能模拟行车压实，不能反映、优化和预测路面的使用性能等，虽然马歇尔试验各项指标都满足规范要求，但是路面使用性能不良、车辙等病害严重。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明提供一种基于路用性能的AC-20改性沥青混合料设计方法，将沥青混合料的设计方法与路用性能联系起来，通过优化设计减少不必要的试验量。

本发明的技术方案是：

一种基于路用性能的AC-20改性沥青混合料设计方法，该设计方法的过程如下：

(1)通过对AC-20改性沥青混合料进行高温、低温和水稳定性试验研究，利用分形理论建立沥青混合料及其集料内部空隙的分形结构模型，提出表征混合料及其集料空隙分形特征的参数，建立AC-20改性沥青混合料路用性能预测模型和级配检验预测模型；

(2)在满足路用性能要求的沥青混合料集料级配分形维数和粗集料、细集料分形维数的范围内，选择相应的分形维数作为设计参数，通过分形维数推导矿料各筛孔的通过率，通过建立的路用性能预测模型进行沥青混合料路用性能检验，利用级配检验预测模型进行级配骨架检验，最后对满足预测性能要求的沥青混合料进行试验验证，进而得到满足性能要求的良好级配。

所述的基于路用性能的AC-20改性沥青混合料设计方法，具体包括如下步骤：

(1)选取分形维数

AC-20改性沥青混合料级配满足路用性能要求的分形维数D、D_C和D_f的范围为：

高温稳定性的分形维数D＝2.4535～2.5835，D_C＝2.3988～2.6229，D_f＝2.3127～2.5468；

低温抗裂性的分形维数D＝2.3388～2.5835，D_C＝2.3048～2.5171，D_f＝2.3734～2.5870；

水稳定性的分形维数D＝2.4171～2.5993，D_C＝2.4080～2.6102，D_f＝2.3420～2.5669；

综合性能的分形维数D＝2.4535～2.5835，D_C＝2.4080～2.5171，D_f＝2.3734～2.5468；

(2)计算矿料通过率

由选取的分形维数值，代入式(1-1)和式(1-2)：

当r∈(PCS,NMPS)时，

当r∈(0.075，PCS)时，