[发明专利]一种微表处混合料矿料级配的优化设计方法

说明书

技术领域

本发明属于公路沥青路面养护工程技术领域，具体涉及一种微表处混合料矿料级配的优化设计方法。 

背景技术

截至2012年底，我国公路网总里程达到410万公里，其中高速公路9.6万公里，一个干支衔接、布局合理、四通八达的全国公路网已初步形成。在已建成（或在建）的高速公路中，沥青路面以其良好的性能倍受青睐，得到了广泛的应用。但是，方便快捷的运输方式，使得交通量迅猛增长，并大大超出了原设计交通量，而且车辆重载、超载严重，使一些高速公路在建成通车1～3年甚至更短的时间内就出现了车辙、开裂、泛油、坑槽等严重的早期病害。因此，虽然高等级沥青路面的设计寿命为15年，但多数沥青路面在运营后短的2～3年，长的8～10年就需要进行大面积的维修和改造。如果沥青路面在没有破坏前就采取必要的预防性预养护措施，可使路面的使用寿命延长，使养护后的路面有抗滑、耐磨耗及防水等优点。 

在诸多养护技术中，微表处养护技术以其养生和固化期较短，在使用寿命内能保持良好的抗滑性能（高的摩擦系数），可以填补车辙（尤其是较深的车辙）以及改善路面的行驶功能，具有较高的经济效益和环保效益等特点，受到了广大公路部门的青睐。 

目前，微表处己经在我国很多公路养护工程中得到应用。作为一种有效的 路面养护技术，微表处混合料的设计方法、性能评价和施工工艺也在逐渐完善，形成了一套的理论体系。但在实际工程应用中仍然存在一些问题，例如微表处混合料在使用过程中抗松散性能不足，容易造成石子脱落；新填充车辙的微表处又产生新的车辙；车内噪声过大；抗裂性能较差；有些路段在开放交通不久后就出现剥落、车辙等病害。造成这些病害的原因，有施工方面的，更重要的是目前忽视微表处混合料的矿料级配优化设计，从而导致没有优良的微表处混合料。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种微表处混合料矿料级配的优化设计方法，该方法采用集料的“堆积密度法”来评判矿料不同级配的优劣，采用堆积密度最大的原则优化矿料级配，并通过微表处混合料的初期性能、物理力学性能、以及路用性能验证得出，用堆积密度法设计的最优级配，从而获得骨架密实性能优良的微表处混合料。 

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案包括以下步骤： 

1）以关键筛孔的通过量，来确定不同级配矿料方案； 

2）测定不同级配矿料方案的堆积密度； 

3）对不同级配矿料进行初期性能试验； 

4）测定不同级配矿料的物理和力学指标； 

5）对不同级配矿料进行路用性能检验； 

6）根据步骤1）～5）的试验及测试结果，确定微表处混合料最佳矿料级配。 

所述步骤1）中，以关键筛孔的通过量，来确定不同级配矿料方案的具体步 骤如下： 

1.1）根据微表处矿料级配范围，找出相邻筛孔尺寸差值间隔最大的两个筛孔； 

1.2）增加一个筛孔尺寸为差值间隔最大的两个筛孔尺寸平均值的筛孔，改变该筛孔通过率的条件下测试其骨架特性；然后对混合料进行马歇尔试验，确定增加的这个筛孔的通过率； 

1.3）通过正交试验选出若干计算组合来进行试验，确定试验组数。 

所述步骤2）中，具体测定不同级配矿料方案堆积密度的具体方法如下： 

堆积密度的测试方法：根据粗集料的公称最大粒径选用相应的容量筒容积V，对于每种方案，由级配得出各个粒径的用量；首先称取容量筒的质量m₁；将称好的试样置于干净的水泥地上，用平头铁锹将试样拌和均匀，将试样分次分别装入容量筒：第一层装完后，将一根直径为25mm的圆钢筋放在筒底，按住筒的边沿，左右交替颠击地面若干次；装完第二层后，按上述方法颠实，其中圆钢筋的方向与第一层放置方向垂直；装完第三层后，同样按照上述方法颠实；使矿料高出容量筒口，待所有试样装完后，用钢筋滚转筒口边缘将高出的颗粒去掉，填平凹处，使表面凹处的矿料体积和凸起的部分相等，称取试样和容量筒总质量m₂进行堆积密度试验；