[发明专利]一种基于集料形态的碎石封层响应面优化设计方法

权利要求书

1.一种基于集料形态的碎石封层响应面优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：对不同形态集料进行分类；

步骤2：规定不同形态集料的含量设计范围；

步骤3：确定上述不同形态集料的最佳洒布量和沥青的最佳洒布量，制备不同形态集料含量的碎石封层试件，分别记录不同磨耗次数下的不同形态集料含量的碎石封层试件的集料保持率；

步骤4：根据步骤2所规定不同形态集料的含量设计范围和步骤3所得不同形态集料含量的碎石封层试件的集料保持率，实现考虑集料形态的碎石封层响应面优化方案的初步设计；

步骤5：选择拟合模型，计算不同磨耗次数下的模型数据，判断模型数据是否符合拟合模型建议值，若不符合，调整不同磨耗次数的不同形态集料含量的碎石封层试件的集料保持率，直至模型数据符合模型拟合建议值，最终得到修正后的拟合模型公式，若符合，则直接得到修正后的拟合模型公式；

步骤6：构建不同形态集料的集料形态与集料保持率的三维响应面模型，根据上述修正后的拟合模型公式计算得到不同形态集料的最佳配比设计结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于集料形态的碎石封层响应面优化设计方法，其特征在于，步骤1具体为：采用游标卡尺测距法，按照针片度小于三分之一的标准对不同形态集料进行初选，随后通过集料图像测量系统检验出集料的形态，最后根据集料的形态将不同形态集料分为棱角状集料、片状集料和针状集料。

3.根据权利要求2所述的一种基于集料形态的碎石封层响应面优化设计方法，其特征在于，步骤2中，规定不同形态集料的含量设计范围为：

所述棱角状集料的含量设计为70％、75％、80％、85％、90％、95％或100％，所述片状集料的含量设计为0％、5％、10％、15％、20％、25％或30％，所述针状集料的含量设计为0％、5％、10％、15％、20％、25％或30％，棱角状集料、片状集料和针状集料的含量总和是100％。

4.根据权利要求1所述的一种基于集料形态的碎石封层响应面优化设计方法，其特征在于，步骤3中，采用Mcleod经验设计方法确定所述不同形态集料的最佳洒布量是10kg/m²，所述沥青的最佳洒布量是1.8kg/m²。

5.根据权利要求1或4所述的一种基于集料形态的碎石封层响应面优化设计方法，其特征在于，步骤3中，所述不同形态集料含量的碎石封层试件的具体制备步骤是：

步骤3.1：将集料洗净烘干后加热备用，将沥青加热备用；

步骤3.2：按照不同形态集料的最佳洒布量和沥青的最佳洒布量，在沥青混合料车辙板上同步摊铺沥青与集料，滚动粗平，随后进行碾压；

步骤3.3：将碎石封层试件进行养生，得到不同形态集料含量的碎石封层试件。

6.根据权利要求5所述的一种基于集料形态的碎石封层响应面优化设计方法，其特征在于，步骤3.1中，集料加热至150℃，沥青加热至160℃备用。

7.根据权利要求5所述的一种基于集料形态的碎石封层响应面优化设计方法，其特征在于，步骤3.3中，所述养生具体包括以下步骤：先在60℃温度下养生1h，然后在常温下养生1天。

8.根据权利要求1所述的一种基于集料形态的碎石封层响应面优化设计方法，其特征在于，步骤3中，通过式(1)计算不同磨耗次数下的不同形态集料含量的碎石封层试件的集料保持率：

其中，R_a为碎石封层试件磨耗后的集料保持率，m₀为碎石封层试件的初始重量，m_a为碎石封层试件磨耗后的剩余重量。

9.根据权利要求1所述的一种基于集料形态的碎石封层响应面优化设计方法，其特征在于，步骤5中，模型数据包括：显著性、欠拟合度、拟合优度、修正拟合优度、参数C.V.％和Adq Precision指数。

10.根据权利要求9所述的一种基于集料形态的碎石封层响应面优化设计方法，其特征在于，步骤5中，所述模型拟合建议值为：显著性0.05，欠拟合度0.05，拟合优度和修正拟合优度的差值2，参数C.V.％10，Adq Precision指数4。