一種小粒徑骨架密實(shí)型瀝青混合料級(jí)配方法，包括：1)確定主骨料和填充集料的界限篩孔；2)根據(jù)逐級(jí)填充理論，得到各級(jí)填充集料的組成質(zhì)量比例；3)確定各級(jí)填充集料的最佳質(zhì)量比例；4)采用灰關(guān)聯(lián)熵分析法根據(jù)各級(jí)填充集料對(duì)主骨料的間隙率和最大承載力的影響，確定影響瀝青混合料骨架特性的關(guān)鍵篩孔；5)得到瀝青混合料的主骨料級(jí)配優(yōu)選范圍；6)確定各級(jí)填充集料質(zhì)量比例；7)確定填充集料對(duì)小粒徑瀝青混合料性能影響的關(guān)鍵篩孔；8)得到瀝青混合料中填充料的級(jí)配推薦范圍；9)通過體積法確定主骨料和填充集料的比例，得出小粒徑骨架密實(shí)型瀝青混合料級(jí)配范圍。本發(fā)明專利技術(shù)能使混合料骨架及密實(shí)狀態(tài)同時(shí)達(dá)到最佳，滿足路用和抗滑性能要求。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于道路施工領(lǐng)域，具體涉及一種小粒徑骨架密實(shí)型瀝青混合料級(jí)配方法。
技術(shù)介紹
小粒徑骨架密實(shí)型瀝青混合料主要用于高等級(jí)瀝青或水泥路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)以及輕微病害的矯正性養(yǎng)護(hù)，因其具有改善路面的表面功能、延長(zhǎng)路面使用壽命、改善行駛質(zhì)量、校正表面缺陷、減小面層厚度、提高安全特性(包括抗滑性與排水性)、降低噪音等路面功能，近年來逐漸受到重視。小粒徑骨架密實(shí)型瀝青混合料的骨料粒徑偏小，整體承載能力有限，所以其礦料級(jí)配的組成決定著瀝青混合料整體的路用性能。目前常用的級(jí)配設(shè)計(jì)理論主要有：最大密度曲線理論、粒子干涉理論和分形理論。W.B.Fuller的最大密實(shí)曲線理論是從集料以何種比例組合能達(dá)到最大密實(shí)度的角度出發(fā)確定級(jí)配中各種粒徑的分布，各級(jí)數(shù)量比較接近，同級(jí)顆粒不能相互接觸，粗集料含量少，不能形成骨架結(jié)構(gòu)，所以高溫穩(wěn)定性能較差，在現(xiàn)在重交通荷載作用下容易產(chǎn)生車轍；C.A.G魏矛斯(Weymouth)提出的粒子干涉理論實(shí)質(zhì)是以填充理論為基礎(chǔ)，在填充顆粒粒徑不大于前一級(jí)顆粒間隙距離的前提下，逐級(jí)填充，達(dá)到最大密實(shí)度，否則前一級(jí)顆粒與次級(jí)顆粒之間勢(shì)必發(fā)生干涉現(xiàn)象；分形理論是基于分形幾何學(xué)發(fā)展起來的，所謂分形幾何，通俗一點(diǎn)說就是研究無(wú)限復(fù)雜但具有一定意義下的自相似圖形與結(jié)構(gòu)的幾何學(xué)，它為人們提供了一種描述自然界不規(guī)則復(fù)雜現(xiàn)象中的秩序和結(jié)構(gòu)的新方法。由于小粒徑特點(diǎn)的限制，傳統(tǒng)的級(jí)配設(shè)計(jì)方法，用普通瀝青混合料粗細(xì)集料的劃分界限對(duì)其主骨料和填充料進(jìn)行劃分顯然是不合理的，很難滿足其路用性能和抗滑性能要求。在級(jí)配設(shè)計(jì)中，粗集料顆粒間嵌擠力的大小及密實(shí)程度是級(jí)配設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素，通常采用不同粗細(xì)集料的分界篩孔對(duì)小粒徑骨架密實(shí)型瀝青混合料的級(jí)配設(shè)計(jì)，對(duì)于粗集料這一松散材料，目前主要通過粗集料間隙率來判斷其骨架狀態(tài)，然而粗集料間隙率主要是體現(xiàn)集料密實(shí)性的指標(biāo)，集料顆粒間的穩(wěn)定性主要由集料抵抗外界荷載的能力，即骨架強(qiáng)度進(jìn)行決定，而且如何評(píng)價(jià)干混集料的骨架強(qiáng)度也依然是目前所存在的一個(gè)問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種小粒徑骨架密實(shí)型瀝青混合料級(jí)配方法，能使混合料骨架以及密實(shí)狀態(tài)同時(shí)達(dá)到最佳，滿足路用和抗滑性能要求。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)小粒徑骨架密實(shí)型瀝青混合料級(jí)配方法，包括以下步驟：1)確定主骨料和填充集料的界限篩孔；2)根據(jù)逐級(jí)填充理論，測(cè)定主骨料的粗骨料間隙率、加州承載比和最大承載力，確定一級(jí)填充集料和二級(jí)填充集料的最佳質(zhì)量比例，保持此最佳比例不變，再確定三級(jí)填充集料與二級(jí)填充集料的比例，以此類推，得到各級(jí)填充集料的組成質(zhì)量比例；3)通過均勻設(shè)計(jì)表，以間隙率和最大承載力為控制指標(biāo)，進(jìn)行主骨料配比的優(yōu)化設(shè)計(jì)，確定各級(jí)填充集料最佳的質(zhì)量比例；4)采用灰關(guān)聯(lián)熵分析法根據(jù)各級(jí)填充集料對(duì)主骨料的間隙率和最大承載力的影響，確定出影響瀝青混合料骨架特性的關(guān)鍵篩孔；5)將關(guān)鍵篩孔的集料含量上下浮動(dòng)2％、非關(guān)鍵篩孔集料含量上下浮動(dòng)4％并取整，得到小粒徑骨架密實(shí)型瀝青混合料的主骨料級(jí)配優(yōu)選范圍；6)根據(jù)最大密度曲線理論和A.N,Talbol公式，變化n值設(shè)計(jì)相應(yīng)填充集料級(jí)配，并測(cè)定對(duì)應(yīng)級(jí)配下填充集料的振實(shí)密度和振實(shí)骨架的間隙率，評(píng)價(jià)不同n值設(shè)計(jì)的填充集料級(jí)配的密實(shí)性，從而確定各級(jí)填充集料的質(zhì)量比例；7)以間隙率為對(duì)比列，對(duì)不同n值對(duì)應(yīng)級(jí)配的間隙率結(jié)果進(jìn)行灰關(guān)聯(lián)熵分析，確定填充集料對(duì)小粒徑瀝青混合料性能影響的關(guān)鍵篩孔；8)將關(guān)鍵篩孔的集料含量上下浮動(dòng)1.5％、非關(guān)鍵篩孔的集料含量上下浮動(dòng)3％并取整，得到小粒徑骨架密實(shí)型瀝青混合料中填充料的級(jí)配推薦范圍；9)根據(jù)主骨架空隙率以及瀝青混合料設(shè)計(jì)空隙率，確定細(xì)集料用量和瀝青用量，使細(xì)集料體積、瀝青體積和瀝青混合料設(shè)計(jì)空隙體積的總和等于主骨架空隙的體積，通過體積法確定主骨料和填充集料的比例，并最終得出小粒徑骨架密實(shí)型瀝青混合料的級(jí)配范圍。步驟1)根據(jù)貝雷法，按公稱最大粒徑的0.22倍確定主骨料和填充集料的界限篩孔。步驟2)進(jìn)行一級(jí)填充時(shí)，先根據(jù)填充集料的間隙率和加州承載比試驗(yàn)結(jié)果確定填充量的百分比范圍，再根據(jù)最大承載力試驗(yàn)結(jié)果確定一級(jí)填充集料的比例；進(jìn)行二級(jí)填充時(shí)，根據(jù)最大承載力和填充集料的間隙率試驗(yàn)指標(biāo)確定出二級(jí)填充集料的比例，并以此類推，相繼填充，最后得到各級(jí)填充集料的組成質(zhì)量比例。均勻設(shè)計(jì)表進(jìn)行主骨料配比的優(yōu)化時(shí)，變化各級(jí)填充集料比例對(duì)應(yīng)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)設(shè)計(jì)試驗(yàn)。采用灰關(guān)聯(lián)熵分析法確定影響瀝青混合料骨架特性的關(guān)鍵篩孔時(shí)，各級(jí)填充集料對(duì)應(yīng)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)值為比較列，以主骨料的間隙率和最大承載力作為參考序列。確定各級(jí)填充集料的質(zhì)量比例時(shí)，n值的變化范圍為0.2～0.7，間隔為0.05，按下式進(jìn)行計(jì)算，評(píng)價(jià)不同n值設(shè)計(jì)的填充集料級(jí)配的密實(shí)性：其中：Pi是篩孔直徑為i的通過率；D為最大粒徑。通過體積法確定主骨料和填充集料的比例按下式進(jìn)行計(jì)算：G+g＝100％；式中：G——礦質(zhì)混合料中主骨料比例，％；g——礦質(zhì)混合料中填充料比例，％；ρg——填充料混合后的密度，g/cm3；ρs——主骨料緊密堆積密度，g/cm3；VCA——主骨料緊密堆積狀態(tài)下的空隙率，％；VMA——礦料間隙率，％；Pa——油石比，％；ρa(bǔ)——瀝青的密度，g/cm3；VV——瀝青混合料的空隙率，％。瀝青混合料的空隙率VV的范圍為3.5％～4.2％，礦料間隙率VMA為16.5％～18.5％。選取主骨料和填充集料級(jí)配范圍的中值計(jì)算得到小粒徑骨架密實(shí)型瀝青混合料配合比。根據(jù)計(jì)算所得的小粒徑骨架密實(shí)型瀝青混合料的級(jí)配范圍，在理論油石比下進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，通過測(cè)定每組馬歇爾試件的穩(wěn)定度、流值、主骨架間隙率和體積參數(shù)，以空隙率VV和礦料間隙率VMA為控制因素，得出各指標(biāo)均能滿足要求的主骨料和填充集料比，根據(jù)關(guān)鍵篩孔和非關(guān)鍵篩孔的控制原則，計(jì)算得到小粒徑瀝青混合料的礦料級(jí)配范圍。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有如下的有益效果：通過對(duì)小粒徑骨架密實(shí)型瀝青混合料進(jìn)行級(jí)配設(shè)計(jì)，避免了以往道路交通行業(yè)對(duì)主骨料和填充料統(tǒng)一劃分以及對(duì)主關(guān)鍵篩孔與次關(guān)鍵篩孔進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)性粗略劃分的問題。通過針對(duì)性的給出瀝青混合料的級(jí)配范圍，在滿足路用性能要求的情況下，給具體施工狀況提供了可變化空間，便于具體應(yīng)用。本專利技術(shù)利用粒子干涉和最大密度曲線理論，在保證主骨架達(dá)到最佳嵌擠狀態(tài)的同時(shí)，達(dá)到最大密實(shí)狀態(tài)，在公稱最大粒徑較小，主骨料骨架強(qiáng)度較低的狀態(tài)下，避免了由于主骨料中各級(jí)篩孔的集料比例搭配不當(dāng)，造成骨架的承載能力降低，保證了在車輛荷載和環(huán)境共同作用下，骨架的穩(wěn)定性，從而確保瀝青混合料的路用性能和耐久性，顯著提高了經(jīng)濟(jì)效益。附圖說明圖1本專利技術(shù)方法的操作流程圖；具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。參見圖1，本專利技術(shù)小粒徑骨架密實(shí)型瀝青混合料級(jí)配方法，包括以下步驟：(1)主骨料和填充料的界定：采用貝雷法和相關(guān)研究的結(jié)論，對(duì)小粒徑骨架密實(shí)型瀝青混合料中主骨料和填充集料的分界進(jìn)行動(dòng)態(tài)劃分。瀝青混合料粗細(xì)集料的分界點(diǎn)隨集料公稱最大粒徑的變化而變化，粗細(xì)集料的分界篩孔按公稱最大粒徑的0.22倍進(jìn)行確定。(2)主骨料組成設(shè)計(jì)：以逐級(jí)填充理論為依據(jù)，測(cè)定不同比例混合時(shí)主骨料的粗骨料間隙率VCA、加州承載比CBR和最大承載力MPL，確定主骨料的組成，確定關(guān)鍵篩孔，并推本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種小粒徑骨架密實(shí)型瀝青混合料級(jí)配方法，其特征在于，包括以下步驟：1)確定主骨料和填充集料的界限篩孔；2)根據(jù)逐級(jí)填充理論，測(cè)定主骨料的粗骨料間隙率VCA、加州承載比CBR和最大承載力MPL，確定一級(jí)填充集料和二級(jí)填充集料的最佳質(zhì)量比例，保持此最佳比例不變，再確定三級(jí)填充集料與二級(jí)填充集料的比例，以此類推，得到各級(jí)填充集料的組成質(zhì)量比例；3)通過均勻設(shè)計(jì)表，以間隙率VCA和最大承載力MPL為控制指標(biāo)，進(jìn)行主骨料配比的優(yōu)化設(shè)計(jì)，確定各級(jí)填充集料最佳的質(zhì)量比例；4)采用灰關(guān)聯(lián)熵分析法根據(jù)各級(jí)填充集料對(duì)主骨料的間隙率VCA和最大承載力MPL的影響，確定出影響瀝青混合料骨架特性的關(guān)鍵篩孔；5)將關(guān)鍵篩孔的集料含量上下浮動(dòng)2％、非關(guān)鍵篩孔集料含量上下浮動(dòng)4％并取整，得到小粒徑骨架密實(shí)型瀝青混合料的主骨料級(jí)配優(yōu)選范圍；6)根據(jù)最大密度曲線理論和A.N,Talbol公式，變化n值設(shè)計(jì)相應(yīng)填充集料級(jí)配，并測(cè)定對(duì)應(yīng)級(jí)配下填充集料的振實(shí)密度和振實(shí)骨架的間隙率VCA，評(píng)價(jià)不同n值設(shè)計(jì)的填充集料級(jí)配的密實(shí)性，確定各級(jí)填充集料的質(zhì)量比例；7)以間隙率VCA為對(duì)比列，對(duì)不同n值對(duì)應(yīng)級(jí)配的間隙率VCA結(jié)果進(jìn)行灰關(guān)聯(lián)熵分析，確定填充集料對(duì)小粒徑瀝青混合料性能影響的關(guān)鍵篩孔；8)將關(guān)鍵篩孔的集料含量上下浮動(dòng)1.5％、非關(guān)鍵篩孔的集料含量上下浮動(dòng)3％并取整，得到小粒徑骨架密實(shí)型瀝青混合料中填充料的級(jí)配推薦范圍；9)根據(jù)主骨架空隙率以及瀝青混合料設(shè)計(jì)空隙率，確定細(xì)集料用量和瀝青用量，使細(xì)集料體積、瀝青體積和瀝青混合料設(shè)計(jì)空隙體積的總和等于主骨架空隙的體積，通過體積法確定主骨料和填充集料的比例，并最終得出小粒徑骨架密實(shí)型瀝青混合料的級(jí)配范圍。...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種小粒徑骨架密實(shí)型瀝青混合料級(jí)配方法，其特征在于，包括以下步驟：1)確定主骨料和填充集料的界限篩孔；2)根據(jù)逐級(jí)填充理論，測(cè)定主骨料的粗骨料間隙率VCA、加州承載比CBR和最大承載力MPL，確定一級(jí)填充集料和二級(jí)填充集料的最佳質(zhì)量比例，保持此最佳比例不變，再確定三級(jí)填充集料與二級(jí)填充集料的比例，以此類推，得到各級(jí)填充集料的組成質(zhì)量比例；3)通過均勻設(shè)計(jì)表，以間隙率VCA和最大承載力MPL為控制指標(biāo)，進(jìn)行主骨料配比的優(yōu)化設(shè)計(jì)，確定各級(jí)填充集料最佳的質(zhì)量比例；4)采用灰關(guān)聯(lián)熵分析法根據(jù)各級(jí)填充集料對(duì)主骨料的間隙率VCA和最大承載力MPL的影響，確定出影響瀝青混合料骨架特性的關(guān)鍵篩孔；5)將關(guān)鍵篩孔的集料含量上下浮動(dòng)2％、非關(guān)鍵篩孔集料含量上下浮動(dòng)4％并取整，得到小粒徑骨架密實(shí)型瀝青混合料的主骨料級(jí)配優(yōu)選范圍；6)根據(jù)最大密度曲線理論和A.N,Talbol公式，變化n值設(shè)計(jì)相應(yīng)填充集料級(jí)配，并測(cè)定對(duì)應(yīng)級(jí)配下填充集料的振實(shí)密度和振實(shí)骨架的間隙率VCA，評(píng)價(jià)不同n值設(shè)計(jì)的填充集料級(jí)配的密實(shí)性，確定各級(jí)填充集料的質(zhì)量比例；7)以間隙率VCA為對(duì)比列，對(duì)不同n值對(duì)應(yīng)級(jí)配的間隙率VCA結(jié)果進(jìn)行灰關(guān)聯(lián)熵分析，確定填充集料對(duì)小粒徑瀝青混合料性能影響的關(guān)鍵篩孔；8)將關(guān)鍵篩孔的集料含量上下浮動(dòng)1.5％、非關(guān)鍵篩孔的集料含量上下浮動(dòng)3％并取整，得到小粒徑骨架密實(shí)型瀝青混合料中填充料的級(jí)配推薦范圍；9)根據(jù)主骨架空隙率以及瀝青混合料設(shè)計(jì)空隙率，確定細(xì)集料用量和瀝青用量，使細(xì)集料體積、瀝青體積和瀝青混合料設(shè)計(jì)空隙體積的總和等于主骨架空隙的體積，通過體積法確定主骨料和填充集料的比例，并最終得出小粒徑骨架密實(shí)型瀝青混合料的級(jí)配范圍。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小粒徑骨架密實(shí)型瀝青混合料級(jí)配方法，其特征在于：步驟1)根據(jù)貝雷法，按公稱最大粒徑的0.22倍確定主骨料和填充集料的界限篩孔。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小粒徑骨架密實(shí)型瀝青混合料級(jí)配方法，其特征在于：步驟2)進(jìn)行一級(jí)填充時(shí)，先根據(jù)填充集料的間隙率VCA和加州承載比CBR試驗(yàn)結(jié)果確定填充量的百分比范圍，再根據(jù)最大承載力MPL試驗(yàn)結(jié)果確定一級(jí)填充集料的比例；進(jìn)行二級(jí)填充時(shí)，根據(jù)最大承載力MPL和填充集料的間隙率VCA試驗(yàn)指標(biāo)確定出二級(jí)填充集料的比例，并以此類推，相繼填充，最后得到...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王小雯，豆懷兵，陳華鑫，熊銳，李亮亮，王曉磊，劉子銘，蔡園，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：長(zhǎng)安大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：陜西;61
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