[发明专利]一种AC-16沥青混合料的设计方法

说明书

技术领域

本发明属于交通土建工程应用技术领域，具体涉及一种AC-16沥青混合料设计方法。该方法采用垂直振动法（VVTM）设计，可减少沥青用量，提高沥青混合料的路用性能，且操作简便，适合大规模推广应用。 

背景技术

目前AC-16沥青混合料的设计方法主要有马歇尔法、GTM法、Hveem法。GTM法所采用的设备昂贵不利于推广采用；Hveem法设计结果与现场关联度较差。目前马歇尔法仍是大多数国家进行沥青混合料设计的主要方法。 

我国AC-16沥青混合料普遍采用《公路沥青路面施工技术规范JTG F40-2004》（简称“JTG F40-2004”）中的马歇尔设计法，其步骤如下： 

（1）根据JTG F40-2004技术要求，选择原材料； 

（2）AC-16沥青混合料的级配范围符合表1的要求； 

表1：AC-16沥青混合料矿料级配范围 

（3）以预估的油石比为中值，按一定间隔(通常为0.3%~0.5%）等间距的向两侧扩展，取5个或5个以上不同的油石比分别成型马歇尔试件； 

（4）测定马歇尔试件的密度，并计算试件的空隙率、沥青饱和度、矿料间隙率等体积参数；采用马歇尔试验仪，测其马歇尔稳定度与流值； 

（5）以油石比为横坐标，以马歇尔试验的各项指标为纵坐标，将试验结果点入图中，连成圆滑的曲线；取密度最大值、稳定度最大值、规定空隙率范围的中值、规定饱和度范围的中值对应的油石比a₁、a₂、a₃、a₄，求取平均值作为OAC₁；以各项指标均符合JTG F40-2004中AC-16沥青混合料马歇尔试验技术标准要求(不含VMA)的油石比范围OAC_min～OAC_max中值作为OAC₂；取OAC₁与OAC₂的平均值作为最佳油石比OAC； 

（6）根据最佳油石比OAC制作车辙板和马歇尔试件，按照《公路工程沥 青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）（简称JTG E20-2011）进行路用性能检验:包括车辙试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验；不符合要求的沥青混合料，必须更换材料或重新进行配合比设计。 

马歇尔设计方法具有以下局限性： 

（1）马歇尔设计法的成型方式不能准确模拟车轮对路面的压实作用。击实功与交通量大小之间没有内在联系，成型试件密度无法反映通车多年后路面密度，其试件物理力学性能与实际路面不符； 

（2）马歇尔设计法已不适应现代交通发展需要。现行马歇尔法设计沥青混合料的各项技术标准均是根据20世纪80年代初的交通量提出的，而目前干线公路的交通状况已发生了显著的变化，呈现“大流量、重轴载”特点，显然马歇尔法提出的各项技术标准已不能满足现行交通对路面性能的要求。 

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种AC-16沥青混合料的设计方法，该方法设计的AC-16沥青混合料，模拟效果好、性能好、沥青用量少且操作简便。 

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案： 

一种AC-16沥青混合料垂直振动设计方法，其特征在于，采用垂直振动法进行设计，具体按照下列步骤进行： 

1）原材料选择及测试 

从工程实际使用的材料中选取样品，对样品技术指标进行测试； 

2）矿料级配的设计 

根据工程级配设计范围和各组成材料筛分试验资料，计算符合要求级配范围的各组成材料用量比例； 

3）最佳油石比的确定 

A、试件的制作 

根据工程经验预估油石比P_a，并采用垂直振动法分别制作油石比为P_a、P_a±（0.3～0.5）、P_a±（0.6～1.0）的5组试件；试件成型步骤如下： 

（1）用蘸有少许黄油的棉纱擦拭内径100mm×高度180mm的试模内侧及垫块，并置于100℃烘箱中加热1h； 

（2）根据粘度曲线确定沥青混合料的拌和温度、压实温度，并按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTG E20-2011规定将沥青加热至混合料拌合温度；