CN103015292A - 基于路用性能的沥青混合料最佳油石比确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种沥青混合料的最佳油石比的确定方法，所述的确定方法是基于混合料的路用性能来确定混合料的最佳油石比，沥青混合料最佳油石比的确定紧密结合沥青混合料的路用性能，充分考虑了沥青混合料的路用性能中高温稳定性与低温抗开裂性、高温稳定性与水稳定性之间的相互牵制作用，基于路用性能的沥青混合料最佳油石比确定方法实现了沥青混合料路用性能的平衡设计。基于路用性能的沥青混合料最佳油石比确定方法可以应用于普通沥青混合料及改性沥青混合料等的设计。

Description

基于路用性能的沥青混合料最佳油石比确定方法

技术领域

本发明属于道路材料设计加工领域，涉及一种沥青混合料的最佳油石比的确定方法。 

背景技术

目前，我国常用沥青混合料的设计方法是马歇尔设计方法，即通过选定一种矿料级配类型进行目标级配的制定，选定五组油石比成型马歇尔试件，对各组马歇尔试件进行体积参数及马歇尔稳定度、流值测试，并且由体积参数换算得到密度、空隙率、矿料间隙率、沥青饱和度等相关技术指标，由此技术指标及马歇尔稳定度、流值与油石比绘制关系曲线，最终确定最佳油石比。 

利用经由马歇尔设计方法确定沥青混合料级配与最佳油石比制备沥青混合料试件，并对沥青混合料进行路用性能检测和评价，其检测评价的内容包括高温抗车辙性能、低温抗开裂性能、水稳定性能，将检测数据与沥青路面设计规范指标进行比较确定该级配下的沥青混合料是否可行。 

从马歇尔设计方法与沥青混合料的路用性能检测评价可知，马歇尔设计方法存在以下不足：(1)马歇尔设计方法中马歇尔击实成型方法无法模拟路面的实际碾压，稳定度与流值同沥青混合料的路用性能相关性差，马歇尔稳定度、流值合格的沥青混合料也会出现沥青混合料路用性能不合格的状况；(2)通过马歇尔设法方法得到的沥青混合料各种路用性能之间存在着各种矛盾，主要有高温抗车辙性能与低温抗开裂性能之间的矛盾，高温抗车辙性能与水稳定性能之间的矛盾，这些路用性能之间的矛盾充分说明了马歇尔设计方法无法实现沥青混合料路用性能的平衡。 

由上述内容可知，马歇尔设计方法在沥青混合料设计中虽然操作简单，但无法控制沥青混合料的路用性能，对沥青混合料在投入路面使用不利。 

发明内容

本发明所要解决的问题是提出一种新的沥青混合料设计方法，可以应用于普通沥青混合料与改性沥青混合料设计中。该设计方法中涉及的设计参数与沥青混合料路用性能息息相关，并且能够解决沥青混合料路用性能之间的相互牵制，实现沥青混合料路用性能的平衡设计。 

为了实现上述目标，本发明首先选择一种沥青混合料的级配类型。 

沥青混合料中首先确定沥青的技术指标，矿料的技术参数，然后进矿料的级配选择，并初步选定五个油石比。 

本发明需要对温拌再生沥青混合料制备长宽高分别为400mm×400mm×50mm的车辙板试件，250mm×30mm×35mm的低温弯曲小梁试件，双面击实50下测定水稳定性的马歇尔试件。 

检测沥青混合料的路用性能，应用其路用性能与油石比之间的关系，来确定最佳油石比，由此设计得到沥青沥青混合料。

附图说明

图1是AC-13C合成级配曲线 

图2是油石比与动稳定度关系曲线 

图3是油石比与弯曲应变关系曲线 

图4是油石比与弯曲应变关系曲线 

图5是路用性能合格的油石比区间 

 具体实施方案

本发明的基于路用性能的沥青混合料最佳油石比确定方法是从混合料的路用性能平衡设计出发，综合考虑沥青混合料的高温稳定性性能、低温抗开裂性能、水稳定性，确定沥青混合料最佳油石比，具体步骤 如下： 

(1)选定一种混合料的级配类型，合成目标级配，确定沥青混合料中矿料的技术参数，沥青的技术指标满足规范要求； 

(2)在目标级配的条件下，选择五个初始油石比，并通过实验确定各油石比下沥青混合料的毛体积密度； 

(3)按实验测定的毛体积密度成型混合料试件，对各个油石比下的沥青混合料进行高温稳定性能、低温抗开裂性能和水稳定性能进行检测，得到路用性能的相关数据； 

(4)根据不同油石比下的沥青混合料路用性能，分别绘制高温稳定性性能、低温抗开裂性能、水稳定性与油石比之间的关系曲线，通过路用性能与油石比关系曲线，可以得到沥青沥青混合料路用性能满足沥青路面设计技术规范指标的油石比区间； 

(5)根据性能平衡原理，选择油石比区间的中值作为最佳油石比，由此制备沥青混合料，并对其路用性能进行评价。 

由上述步骤可知，本发明的基于路用性能的沥青混合料最佳油石比的确定方法，得到的最佳油石比与混合料本身的路用性能相关性好，并且最佳油石比的选定充分考虑了混合料本身的路用性能平衡，能够较好的解决沥青混合料中路用性能之间的相互牵制问题。 

实施案例 

AC-13C沥青混合料最佳最佳油石比的确定 

(1)原材料的选定 

1)新沥青 

本实例采用70#基质沥青作为研究对象，其各项指标如表2.2所示 

表2.170#沥青性能测试结果 

2)矿料级配合成 

根据《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)对AC-13C型沥青混合料的规定，进行目标级配的合成，矿料级配如表2.1和图1所示。 

表2.2AC-13C合成级配 

(2)最佳油石比确定 

初拟五个油石比4.0％，4.5％，5.0％，5.5％，6.0％对沥青混合料进行研究，实验测定各油石比下的毛体积密度如表2.3所示 

表2.3不同油石比下混合料毛体积密度 

按各个油石比下的毛体积密度成型检验高温抗车辙性能、低温抗开裂性能及水稳定性能实验的相关试件，并对各油石比下混合料的路用性能进行测定。 

1)高温稳定性能合格的油石比区间 

采用车辙实验测定混合料的动稳定度来评价其高温性能，通过实验测得不同油石比下混合料的动稳定度值如表2.4所示。 

表2.4不同油石比下混合料动稳定度 

根本表2.4绘制动稳定度与油石比的关系曲线，并确定动稳定度满足规范值的油石比区间如图2所示。 

由图2可以看出，当油石比≤5.6％时，混合料的动稳定度满足规范值(≥1000次·mm^-1)，即油石比≤5.6％是高温稳定性的合格区间。 

2)低温稳定性合格的油石比区间 

采用小梁弯曲实验测定混合料的低温破坏应变来评价其低温性能，通过实验测得不同油石比下混合料的低温破坏时的弯拉应变值如表2.5所示。 

表2.5不同油石比下弯拉应变值 

根本表2.5绘制弯拉应变与油石比的关系曲线，并确定弯拉应变满足规范值的油石比区间如图3所示。 

由图3可以看出，当油石比≥4.82％时，混合料的弯曲应变满足规范值(≥2000次·mm^-1)，即油石比≥4.82％是低温抗开裂性的合格区间。 

3)水稳定性合格的油石比区间 

采用冻融劈裂实验测定混合料的冻融前后的劈裂强度比来评价其抗水损害能力，通过实验测得不同油 石比下混合料的冻融前后的劈裂强度和劈裂强度比如表2.6所示。 

表2.6不同油石比下冻融劈裂强度值 

根本表2.6绘制弯拉应变与油石比的关系曲线，并确定弯拉应变满足规范值的油石比区间如图4所示。 

由图4可以看出，当油石比≥4.83％时，混合料的冻融劈裂强度比满足规范值(≥80％)，即油石比≥4.83％是水稳定性能的合格区间。 

4)混合料路用性能满足要求的油石比区间 

由上述实验及相关数据结果可知，温拌再生混合料的高温稳定性、低温抗开裂性和水稳定性满足规范要求的油石比区间如表2.7和图5所示 

表2.7路用性能合格的油石比区间 

由上图表可知，区域④为路用性能均合格的油石比共同区间，其油石比的取值范围为4.83％～5.6％。 

根据路用性能平衡原理，选择该油石比区间的中值为最佳油石比，即5.2％为该AC-13C合成级配下混合料的最佳油石比。 

根据上述具体实例可以得知，本发明中沥青混合料最佳油石比的确定方法充分结合了混合料的路用性能，并且在最佳油石比的确定中，采用轮碾法成型车辙试件更能模拟实际路面的碾压方式，同时发现了混合料路用性能合格的油石比区间，为混合料最佳油石比提供了更多的选择。 

在最佳油石比的确定中选择了混合料路用性能合格区间的中值，充分体现了路用性能平衡的设计理念，理论基础扎实，可操作性强，对于开拓沥青混合料的设计具有前瞻性的意义。 

Claims (4)

1.基于路用性能的沥青混合料最佳油石比确定方法，此方法的特征在于根据沥青混合料的路用性能进行混合料的配合比设计，确定最佳油石比。

2.根据权利要求1所述的基于路用性能的沥青混合料最佳油石比确定方法，其特征是确定沥青混合料最佳油石比的过程中，实验测得混合料高温稳定性、低温稳定性、水稳定性与油石比的关系曲线。

3.根据权利要求1和2所述的基于路用性能的沥青混合料最佳油石比确定方法，其特征是沥青混合料最佳油石比确定过程中得到了混合料高温稳定性、低温稳定性与水稳定性均合格的油石比区间。

4.根据权利要求2和3所述的最佳油石比的确定，其特征是选择路用性能合格的油石比区间的中值作为最佳油石比，进行沥青混合料的制备。

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