[发明专利]基于模量的沥青混合料设计与评价方法

说明书

本发明公开了一种基于模量的沥青混合料设计与评价方法，包括下列步骤：调查或检测当地集料和沥青的性能；根据当地集料级配和规范建议级配初选级配；采用沥青混合料矿料间隙率VMA预测公式预测混合料VMA值，初步调整级配使VMA值达到规范要求；初选沥青用量计算混合料有效沥青用量VFA；计算沥青混合料动态模量；比较动态模量预测值是否在混合料性能可接受的沥青混合料动态模量范围内；按照动态模量满足要求的沥青混合料配合比制作试件，验证混合料路用性能是否满足要求。

技术领域

本发明涉及属于道路工程领域，涉及沥青路面、沥青混合料，具体涉及沥青混合料设计和评价方法。

背景技术

沥青混合料目前是我国最常用的路面材料。而动态模量是沥青混合料重要的力学指标和路用性能(抗车辙、抗疲劳)指标。它能够直接反映沥青混合料在实际使用过程中的力学性能，同时它与混合料的路用性也有较强的相关性。这些性能直接关系到工程中路面质量与路面使用寿命，并且动态模量本身就是路面结构设计中的重要参数。

目前我国的沥青混合料设计主要采用马歇尔设计法。该方法的设计过程可以分为三步：依据最大密度曲线的级配设计；沥青混合料最佳沥青用量确定；沥青混合料路用性能检验。在级配设计和最佳沥青用量确定的过程中，主要采用混合料体积指标(孔隙率、矿料间隙率、有效沥青用量、密度等)控制混合料的质量，而混合料的质量能否满足要求主要是检验混合料的路用性能是否合格。当混合料路用性能不能满足要求时需要重新调整沥青用量或级配，重新调整将耗费大量设计时间和成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可保证混合料的路用性能满足要求的基于模量的沥青混合料设计与评价方法。

本发明的技术解决方案是：

一种基于模量的沥青混合料设计与评价方法，其特征是：包括下列步骤：

1)调查或检测当地集料和沥青的性能，包括集料级配、密度、弹性模量、沥青的动剪切模量；

2)级配设计，根据当地集料级配和规范建议级配初选级配；

3)采用沥青混合料矿料间隙率VMA预测公式预测混合料 VMA值，初步调整级配使VMA值达到规范要求；

VMA预测采用如下公式：

式中：VMA为矿料间隙率预测值；f_vi为矿料间隙率影响因子； V_ai为第i档集料的筛余体积；

f_vi＝[V_vi-V_v(i-1)]/V_ai

式中：V_vi为第i档集料掺入后孔隙的体积；V_v(i-1)为第i-1档集料掺入后孔隙的体积；V_ai为第i档集料的筛余体积；

4)初选沥青用量计算混合料有效沥青用量VFA；

5)将集料和沥青的性能参数，VMA、VFA值带入沥青混合料动态模量预测模型，计算沥青混合料动态模量；

所述沥青混合料动态模量预测模型：

式中：|E^*|_mix为沥青混合料的动态模量；VMA为矿料间隙率；VFA 为有效沥青用量；E_Q为石料的弹性模量；为沥青胶浆模量；

为沥青胶浆剪切模量；δ为相位角；ω为角频率；E₂、η₁、η₂为模型参数；