[发明专利]一种高韧超薄沥青磨耗层混合料的设计方法

说明书

本发明提供了一种高韧超薄沥青磨耗层混合料的设计方法，属于道路工程技术领域。本发明提出了全新的VCA_mix≤VCA_DRC和沥青膜厚度≥15μm的双重设计原则，结合粗骨架体积分配法，结合路用性能验证并指导设计修正，使高韧超薄沥青磨耗层混合料设计更具有目的性、规范性与灵活性，通过控制VCA_mix≤VCA_DRC和沥青膜厚度≥15μm，强调骨架嵌挤稳定作用与高沥青油膜的强抗裂效应，确保混合料具有良好的抗车辙变形、抗疲劳开裂，抗剪切变形的结构性能，以及能显著改善路面的抗滑性能、降噪性能、密水性能与平整度等功能属性。

技术领域

本发明涉及道路工程技术领域，具体涉及一种高韧超薄沥青磨耗层混合料的设计方法。

背景技术

表面磨耗层作为直接与通行车辆和自然环境接触的结构层，在荷载、日照、降水和温度变化的影响下，其耐久性往往无法得到保证，通常每隔5～10年就需要进行定期更换。而且，对于常规4～5cm厚度的沥青磨耗层如AC-13、AC-16、SMA-13等而言，其寿命终期磨损率(1～2mm)将远远小于结构层本身的厚度，被铣刨后将造成优质石料与沥青胶结料资源的巨大浪费。同时，由于其修筑结构较厚，在道路养护过程中经常无法满足应用需求，如在恒载受限的桥梁、净空受限的隧道、附属设施标高固定的路面养护工程中存在应用局限性。

目前，针对表面磨耗层，国内外普遍采用的沥青混合料设计方法是马歇尔设计法、Superpave设计法与GTM(美国工程兵旋转压实剪切试验)设计法等，均属于沥青混合料平衡设计法，而非针对不同结构层位力学性能或功能属性要求的专项设计方法。此类设计方法缺乏设计针对性与灵活性，无法突出表面磨耗层的抗裂性能、耐久性与功能属性(平整度、抗滑、密水与降噪性能等)，与高韧超薄沥青磨耗层的设计理念存在不匹配性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高韧超薄沥青磨耗层混合料的设计方法，以解决目前现有的常规沥青混合料设计方法无法与高韧超薄沥青磨耗层的设计理念相匹配的问题。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种高韧超薄沥青磨耗层混合料的设计方法，其中混合料包括沥青和矿料，所述矿料包括粗集料、细集料和矿粉，其特征在于，包括以下步骤：

(1)根据粗集料中各档的掺配比例确定粗集料的骨架间隙率；

(2)根据沥青用量、矿粉用量和目标空隙率以及所述步骤(1)中粗集料的骨架间隙率，利用粗骨架体积分配法确定粗集料与细集料的用量比；

(3)根据所述步骤(2)中粗集料与细集料的用量比，结合粗集料、细集料和矿粉的级配组成，合成矿料级配；

(4)根据合成的矿料级配得到沥青混合料，测定沥青混合料中的粗集料骨架间隙率、沥青膜厚度，合格则进入下一步测试，不合格则返回至步骤(1)或步骤(2)进行重新设计；所述沥青混合料中的粗集料骨架间隙率合格的判断标准为≤粗集料的骨架间隙率，沥青膜厚度合格的判断标准为≥15μm；

(5)对所述步骤(4)中得到的合格沥青混合料进行析漏损失率测定，合格则进入下一步测试，不合格则返回至步骤(2)进行重新设计；所述析漏损失率合格的判断标准为＜0.3％；

(6)对所述步骤(5)中得到的合格沥青混合料进行路用性能测试，合格则将该合成矿料级配与沥青用量作为高韧沥青超薄磨耗层混合料设计的最终配比，不合格则返回至步骤(1)或步骤(2)进行修正。

优选的，所述步骤(1)中确定粗集料的骨架间隙率的步骤包括：根据所述粗集料中各档的掺配比例对粗集料进行掺配，利用干捣法测试掺配后粗集料的紧装密度，并根据式1计算粗集料的骨架间隙率，