[发明专利]一种基于贝雷法的密级配骨架密实型沥青稳定碎石混合料配合比设计的设计方法

说明书

为优化级配设计，提高级配设计的合理性把CA、FA_C和FA_f比作为控制指标进行级配设计，对设计的级配进行马歇尔试验，考虑沥青混合料的压实特性，结合VMA和VV指标选择出了最优级配，形成了基于贝雷法的级配设计方法。采用贝雷法，主要考虑了粗、细集料的划分界限，从装填特性出发合理设计粗、细集料的比例，使粗集料形成多级嵌挤骨架，细集料充分填充粗集料形成的空隙，从而使设计出的级配为骨架密实型，具有良好的高温抗车辙性、密水性和耐久性。

技术领域

本发明属于道路材料工程技术领域，具体涉及一种基于贝雷法的密级配骨架密实型沥青稳定碎石混合料配合比设计的设计方法。

背景技术

随着我国高速公路交通量日益增加，重载和超载现象日益严重等问题的出现，路面性能变差，使用寿命变短，集料级配对沥青混合料路用性能起的作用也越来越明显，是影响沥青混合料性能的重要因素(集料级配、原材料性质、气候条件、施工水平等)之一，级配设计的优劣直接影响着沥青混合料的路用性能。贝雷法是美国伊利诺斯州交通部Robert.Bailey首先提出的，是一种系统的嵌挤密实级配设计和评价方法。贝雷法主要考虑了粗、细集料的划分界限，从装填特性出发合理设计粗、细集料的比例，使粗集料形成多级嵌挤骨架，细集料充分填充粗集料形成的空隙，从而使设计出的级配为骨架密实型，具有良好的高温抗车辙性、密水性和耐久性。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于贝雷法的密级配骨架密实型沥青稳定碎石混合料配合比设计的设计方法。鉴于在我国交通量逐步加大重载和超载等问题不断增加的情况下，为提路面的使用性能和寿命，开发一种以贝雷法为控制指标的混合料级配设计的设计方法，贝雷法主要考虑了粗、细集料的划分界限，从装填特性出发合理设计粗、细集料的比例，使粗集料形成多级嵌挤骨架，细集料充分填充粗集料形成的空隙，从而使设计出的级配为骨架密实型，具有良好的高温抗车辙性、密水性和耐久性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案一种基于贝雷法为基础的密级配骨架密实型沥青稳定碎石混合料配合比设计的设计方法，包括如下步骤：

步骤一：对比密级配骨架悬浮型的沥青混合料AC以及密级配骨架密实型的沥青混合料SMA的各档集料的级配中值，分析沥青混合料从骨架悬浮型结构转变到骨架密实型结构后，级配中值的上升或下降的百分比；

步骤二：根据不同的密级配骨架悬浮型沥青稳定碎石ATB的各档集料的级配中值，初步得出密级配骨架密实型沥青稳定碎石ATSM的设计级配；

步骤三：利用贝雷法提出的三个参数来验证ATSM的级配，并且对关键筛孔的比例进行修改，得到满足贝雷法的要求ATSM的级配；

步骤四：根据ATSM的级配的级配与已知的ATB的经验油石比成型出5组ATSM 大马歇尔试件；

步骤五：测定五组不同油石比对应下的大马歇尔试件的毛体积密度，最大理论相对密度，并按照相关公式计算其体积参数，包括空隙率VV、矿料间隙率VMA、沥青饱和度VFA；

步骤六：进行马歇尔稳定度试验，测定大马歇尔试件稳定度及流值；

步骤七：根据步骤一至步骤六的试验结果计算混合料的最佳沥青用量即油石比。

优选的是，步骤一中，依据贝雷法中提出三个关键筛孔PCS、SCS、TCS来分析沥青混合料从骨架悬浮型结构转变到骨架密实型结构，其关键筛孔中值的上升或下降的百分比。

在以上任一方案中优选的是，依据已有的ATB的设计级配，采用同步骤一中相同的方法得到关键筛孔的级配中值变化规律，其余筛孔变化取平均值，进行相应的调整，从而得到ATSM的初步设计级配。