[发明专利]一种沥青混合料分步旋转压实方法及其应用

说明书

本发明公开了一种揭示矿料迁移规律的沥青混合料分步旋转压实方法，包括以下步骤：拌制沥青混合料；对沥青混合料进行旋转压实试验；绘制沥青混合料的压实曲线；对沥青混合料的压实曲线进行回归分析，得到表征旋转压实曲线的方程；对沥青混合料的压实曲线进行拟合，并根据拟合曲线判断压实进程；确定分步压实方案。本发明还提供了采用上述分步旋转压实方法在揭示矿料迁移规律中的应用。本发明提供的一种揭示矿料迁移规律的分步旋转压实方法，确定了对试件进行分段压实的次数，结合颗粒标记、CT扫描技术以及图像处理软件，实现了从微细观水平探究沥青混合料在压实过程中的迁移行为，有助于提升沥青混合料的设计、分析及性能预测水平。

技术领域

本发明属于道路工程技术领域，具体涉及一种沥青混合料分步旋转压实方法及其应用。

背景技术

沥青混合料的压实过程是在外荷载作用下使得混合料逐渐密实的过程。在这个过程中，沥青混合料由松散状态逐渐过渡到高抗拉强度的粘聚态，颗粒之间的接触点逐渐增多，颗粒之间的空隙逐渐减小，随着压实的完成，温度恢复到常温，沥青混合料形成具有一定强度和承载能力的整体结构。无论在路面的压实过程中，还是路面的破坏过程中，这些结构组成的空间分布状态的形成过程就是沥青混合料集料颗粒的运动、迁移过程。在沥青路面的摊铺和压实过程中，沥青混合料需要克服集料颗粒的界面效应，通过矿料的迁移实现结构自组织，从而达到稳定状态。

沥青混合料的颗粒迁移机制不仅贯穿沥青混合料拌制、摊铺以及压实等阶段，而且很大程度上决定了沥青混合料的压实效果以及力学特性，影响沥青路面在服务期间的使用性能，与沥青路面的病害产生和耐久性关系密切。近年来，从微细观水平研究沥青混合料在道路工程研究领域越来越受到重视，诸多研究学者利用图像处理技术或离散元数值模拟软件对沥青混合料细观结构以及强度形成机理进行研究。不过，大部分的研究只是对压实成型的试件进行研究，很少注重压实过程中的沥青混合料微细观效应。

基于此，本发明提出一种揭示矿料迁移规律的分步旋转压实方法，来探究沥青混合料在压实过程中的迁移行为。

发明内容

针对现有研究的不足，本发明提供了一种揭示矿料迁移规律的沥青混合料分步旋转压实方法，通过该分步压实方法，准确的揭示了沥青混合料在压实过程中的迁移行为。

本发明的第一个目的是提供一种揭示矿料迁移规律的沥青混合料分步旋转压实方法，包括以下步骤：

S1，拌制沥青混合料并成型试件；

S2，对S1中试件进行旋转压实试验，并在试验过程中测量沥青混合料的最大理论密度G_mm和试件的毛体积密度G_mb，计算达到设计压实次数下的密实度比γ_des以及与i相应压实次数下的密实度比γ_i，具体计算公式如式(1)和式(2)所示：

式(2)中，h_des为达到设计压实次数时的试件高度，i是压实次数，h_i为与i相应压实次数下的试件高度；

以压实次数i为横坐标，对应压实次数下的密实度比γi为纵坐标，绘制沥青混合料的旋转压实曲线；对沥青混合料的旋转压实曲线进行回归分析，得到表征旋转压实曲线的方程；对沥青混合料的旋转压实曲线进行拟合，得到拟合曲线；

S3，基于拟合曲线计算出压实率C_d，基于压实率C_d确定分步压实方案；

其中，C_d定义为i次压实次数下的密实度比γ_i与摊铺密实度比γ₀的差值和设计压实次数下的密实度比γ_des与摊铺密实度比γ₀的差值的比值，如式(3)所示：