[发明专利]一种沥青混合料骨架结构的判别方法

说明书

技术领域

本发明属于骨架型沥青混合料级配设计领域，具体涉及一种集料骨架构成的测定方法。

背景技术

骨架密实型沥青混合料因具有优良的高温抗车辙性能、低温抗裂性能和抗疲劳性能，在世界多个国家得到了广泛的应用，其中典型的骨架密实型沥青混合料是沥青马蹄脂混合料（简称SMA）。大量使用经验表明，骨架密实型沥青混合料优良的使用性能，不仅因为其使用了高品质集料、改性沥青和纤维等，更得益于粗集料构成了骨架结构。因此，粗集料构成稳定的骨架结构是保证骨架密实型混合料优良使用性能的关键。

为了设计出骨架型沥青混合料，需要在其级配设计过程中，判定骨架结构构成与否。目前，常用的骨架结构设计或判定方法主要有两种，分别是贝雷法和矿料间隙率判定法。贝雷法认为粗集料构成骨架，粗集料骨架结构内部间隙由细集料填充，并以0.22倍的公称最大粒径作为粗细集料的界限。细集料含量确定的基本原则是：细集料的体积≤粗集料空隙率的体积。第二种方法是美国联邦公路局（FHWA）和美国国家沥青路面协会（NAPA）技术工作集体于1994年共同提出的“SMA混合料配合比设计方法”，在该设计方法中明确提出了粗集料间隙率VCA的概念，并规定以VCA_mix小于VCA_DRC作为判断粗集料形成骨架状态的判断依据，其中VCA_DRC为干捣粗集料的方法测定粗集料间隙率，VCA_mix为沥青混合料中粗细集料构成的集料混合物中粗集料的间隙率。目前，这种方法已被世界多个国家所采用，我国的《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)也是采用这种方法判定骨架型沥青混合料中粗集料骨架是否构成。

但是，在设计骨架型沥青混合料级配时，人们逐渐发现上述两种方法存在一定的缺陷，表现为：（1）“贝雷法”设计有一个非常复杂的计算和修订的过程，需要计算每一种原材料在混合料中可能形成的状态，以及根据原材料级配的不均匀性修正骨料的分布和数量，整个过程需要有相应的试验规程和计算机设计程序完成。（2）骨架形成判断标准VCA_mix<VCA_DRC中，VCA_DRC参数变化范围不大，集料级配对其影响并不显著。VCA_mix在所用集料性质相同和油石比不变的情况下，主要取决于粗集料的含量。粗集料含量越大，VCA_mix往往越小。因此，当粗集料含量较大时，VCA_mix<VCA_DRC很容易满足，故该判定标准并未考虑细集料和填充料对粗集料的干涉作用，并不能有效判定粗集料骨架的构成与否。（3）粗集料的骨架结构主要表现为集料与集料之间的点接触，外部压缩荷载通过骨架内部的接触点传递，因此骨架结构构成的关键表现为抵抗外部荷载的能力。但是，无论是贝雷法还是矿料间隙率判定法，都是体积角度的设计方法，没有充分考虑骨架结构对外部荷载的抵抗作用。

由上述介绍可见，现有粗集料骨架结构的判定方法或多或少地存在不足，设计一种沥青混合料骨架结构的判定方法已经成为道路科技工作者亟待解决的问题。

发明内容

发明目的：

本发明的目的在于针对现有技术的不足，在充分认识粗集料骨架是以低抗外部压缩荷载为目的的基础上，设计一种沥青混合料骨架结构的判别方法。

技术方案：

1、技术方案拟定的依据

分别对13.2~16mm、9.5~13.2mm、4.75~9.5mm、2.36~4.75mm、1.18~2.36mm5档单一粒径的集料进行相同条件的贯入试验，荷载施加速度为1mm/min，分别采集5组集料贯入深度和贯入阻力的关系曲线，如图1所示。从图中曲线可以看出，集料粒径越大，相同贯入深度的阻力越大。这表明不同粒径的集料表现为不同的贯入特征。