一种抗车辙性能的微表处混合料沥青含量的设计方法技术

本发明专利技术涉及一种抗车辙性能的微表处混合料沥青含量的设计方法，包括以下步骤：1)确定实验用材料；2)通过拌和试验拟定混合料配方；3)分别通过浸水1h湿轮磨耗试验和负荷轮粘砂试验获取最佳乳化沥青用量范围；4)采用轮辙变形试验确定可能的乳化沥青用量；5)根据最佳乳化沥青用量范围以及可能的乳化沥青用量，获得最佳乳化沥青用量，得到微表处混合料的配合比。与现有技术相比，本发明专利技术具有准确可靠、易于实现、易于推广等优点。

A rut resistance design method for asphalt content of micro surfacing mixture

The invention relates to a design method for asphalt content of Micro-surfacing mixture with rutting resistance, which comprises the following steps: 1) determining the experimental materials; 2) formulating the mixture formula through mixing test; 3) obtaining the optimum dosage range of emulsified asphalt through wet wheel wear test and load wheel bonding test for 1 h respectively; 4) adopting wheel rutting test; 5) According to the optimum dosage range of emulsified asphalt and the possible dosage of emulsified asphalt, the optimum dosage of emulsified asphalt was obtained and the mixture ratio of Micro-surfacing mixture was obtained. Compared with the prior art, the invention has the advantages of accuracy, reliability, easy realization and easy popularization.

【技术实现步骤摘要】
一种抗车辙性能的微表处混合料沥青含量的设计方法
本专利技术涉及道路工程养护工程
，尤其是涉及一种抗车辙性能的微表处混合料沥青含量的设计方法。
技术介绍
微表处是采用机械设备将聚合物改性乳化沥青、粗细集料、填料、水和添加剂等按照设计配比拌和成稀浆混合料摊铺到原路面上，并很快开放交通的具有高抗滑性能、抗磨耗性能、封水性能和耐久性能的薄层。现有微表处混合料的设计方法主要是针对整幅罩面工况提出的，路用性能的主要考察因素是耐磨耗性能和表面功能。相应的，设计厚度不超过10mm，不存在产生车辙的机制(厚度与集料最大粒径基本一致)，设计中也一般不考虑抵抗车辙的问题。然而，随着高性能聚合物材料和添加剂材料的发展，微表处除了可用于超薄抗滑表层，修复沥青路面的车辙也成为微表处混合料的重要用途和趋势之一，越来越受到广泛的重视和应用。但是，微表处材料一般级配较细，沥青用量较高，当用于车辙填充时使用层厚增大(一般在20mm～40mm之间)，更容易在行车作用下产生剪切推移和车辙变形。目前的设计方法由于没有特别考虑微表处混合料的抗车辙变形能力，常常使得设计的混合料抗剪切能力不足，无法满足使用需要，过早出现车辙和松散等病害模式。此外，目前对于热拌沥青混合料的设计方法也有一个从基于体积指标的设计方法向基于性能的设计方法过渡的趋势，在设计过程中就对材料的路用性能给予客观的评价和筛选，使得设计出的混合料具有更优良的使用性能和寿命。因此，基于优化的抗车辙性能的微表处混合料设计方法是发展趋势，更是目前的迫切需要。在微表处混合料配合比设计中，最关键的就是确定最佳沥青用量。《微表处和稀浆封层技术指南》规定确定最佳沥青用量的方法为图解法：将初选的3个左右的混合料配方分别变化不同油石比。将不同沥青用量的浸水1h湿轮磨耗试验(WTAT)和负荷轮粘砂试验(LWT)结果绘制成关系曲线。以1hWTAT达到规范上限值540g/m2的沥青用量作为最小油石比Pbmin，LWT达到规范上限值450g/m2的沥青用量作为最大油石比Pbmax，得出油石比的可选择范围Pbmin～Pbmax。根据经验选择这个范围中的某个值作为最佳沥青用量。但是，这种方法会带来一些问题。一方面，Pbmin～Pbmax的油石比可选范围太宽泛，只能给出沥青用量的大致范围，得不到准确的沥青用量值，比较随意。更重要的是，在室内实验室，对于初选的3个混合料配方，如果所测的1hWTAT和LWT值本身很小，达不到规范的上限值，那么油石比的可选范围Pbmin和Pbmax就有可能取不到。并且，Robati等人研究发现浸水1hWTAT受外加水量的影响很大，一致性很差；而LWT结果同样受到外加水的影响，但一致性明显比WTAT要好，如图3所示。国内外很多学者均认识到现有微表处设计方法的不足，尝试对现有的微表处设计方法进行了改进。徐剑等人并提出以油膜厚度不变原则，对WTAT实验结果换算得到容许最小乳化沥青用量的微表处设计方法。Shih-HsienSamYang等人基于比表面积理论来选择最佳沥青用量，推荐使用8μm沥青膜厚度，建议利用1hWTAT和LWT的交点作为可能的沥青用量。Robati等人利用改进的粘聚力试验来确定微表处的最佳含水量。但是，目前的研究更多的是关注材料的体积指标、物理特性和实验方法，很少从使用性能角度对微表处材料进行设计和评价。尤为重要的是，至今为止，并没有任何一种设计方法可以确保、优化微表处混合料的抗车辙性能。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种抗车辙性能的微表处混合料沥青含量的设计方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种抗车辙性能的微表处混合料沥青含量的设计方法，包括以下步骤：1)确定实验用材料；2)通过拌和试验拟定混合料配方；3)分别通过浸水1h湿轮磨耗试验和负荷轮粘砂试验获取最佳乳化沥青用量范围；4)采用轮辙变形试验确定可能的乳化沥青用量；5)根据最佳乳化沥青用量范围以及可能的乳化沥青用量，获得最佳乳化沥青用量，得到微表处混合料的配合比。所述的步骤1)中，实验用材料为改性乳化沥青、矿料、填料和水。所述的步骤2)中，拌和试验包括以下步骤：分别选择3种不同的混合料配方，将3种混合料配方的混合料均拌和至3min以上，若未抱团硬化或破乳，则确定该配方符合要求。所述的步骤3)中，在浸水1h湿轮磨耗试验中，绘制1hWTAT曲线图，当设定的最大WTAT值对应的沥青用量即为容许的最小沥青用量PAC1，在负荷轮粘砂试验中，绘制LWT曲线图，当设定的最大LWT值对应的沥青用量即为容许的最大沥青用量PAC2，所述的最佳乳化沥青用量范围即为PAC1～PAC2。WTAT值的计算公式为：其中：WTAT为稀浆混料的磨耗值，ma为磨耗前的试件重，mb为磨耗后的试件重，A为磨耗头胶管的磨耗面积。LWT值的计算公式为：其中，LWT为微表处混合料的粘附砂量，G1为经过1000次碾压、冲洗和烘干后的试件质量，G2为经过加砂碾压100次后的试件质量，A为碾压面积。所述的步骤4)具体包括以下步骤：根据最佳乳化沥青沥青用量范围，对微表处混合料进行轮辙变形试验，计算试样的变形率深度PVD和宽度变形率PLD，若变形率深度PVD和宽度变形率PLD满足规范要求，则取两者的最小值对应的沥青用量作为可能的乳化沥青用量AC，若变形率深度PVD和宽度变形率PLD没有满足规范要求，则改变试验条件，重复步骤1)～3)，直到满足规范要求为止。所述的变形率深度PVD的计算公式为：所述的宽度变形率PLD的计算公式为：其中，La、Va为试验前试样的宽度和厚度，Lb、Vb为试验后试样的宽度和厚度。所述的步骤5)具体包括以下步骤：比较可能的沥青用量AC与最小沥青用量PAC1和最大沥青用量PAC2的值，当PAC1＜AC＜PAC2时，则以AC作为最佳乳化沥青用量，当AC＜PAC1时，则以PAC1作为最佳乳化沥青用量，当AC＞PAC2时，则以PAC2作为最佳乳化沥青用量。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术填补了微表处混合料用于车辙填充时的技术空白，提出了一种优化抗车辙性能的微表处混合料沥青含量设计方法。首先将集料损失值与粘附砂量随油石比变化范围分别作两张图，得到最佳乳化沥青用量范围，不作在同一张图的原因是为了避免由于坐标原点不同导致沥青用量范围不同。在现场，按照所确定的范围，根据经验来确定一个最佳乳化沥青用量。但是本专利技术考虑了微表处的抗车辙性能，把轮辙变形试验引入设计方法中，确定可能的乳化沥青用量。最后结合最佳乳化沥青用量范围以及可能的乳化沥青用量，获得最佳乳化沥青用量，得到微表处混合料的配合比。该方法与传统微表处确定沥青含量不同，能够精确获得微表处的沥青含量。本专利技术提供的设计方法，试验数据准确可靠，易于实现，具有非常良好的推广价值。附图说明图1为设计方法流程图。图2为确定沥青用量曲线图，其中，图(2a)为集料损失值随油石比变化关系，图(2b)为粘附砂量随油石比变化关系。图3为浸水1hWTAT和LWT受沥青用量和外加水的影响，其中，图(3a)为集料损失值随沥青用量和外加水变化规律，图(3b)为粘附砂量随沥青用量和外加水变化规律。图4为本专利技术实施例合成级配曲线。图5为本专利技术实施例浸水1hWTAT和LWT试验结果图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗车辙性能的微表处混合料沥青含量的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：1)确定实验用材料；2)通过拌和试验拟定混合料配方；3)分别通过浸水1h湿轮磨耗试验和负荷轮粘砂试验获取最佳乳化沥青用量范围；4)采用轮辙变形试验确定可能的乳化沥青用量；5)根据最佳乳化沥青用量范围以及可能的乳化沥青用量，获得最佳乳化沥青用量，得到微表处混合料的配合比。

【技术特征摘要】
1.一种抗车辙性能的微表处混合料沥青含量的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：1)确定实验用材料；2)通过拌和试验拟定混合料配方；3)分别通过浸水1h湿轮磨耗试验和负荷轮粘砂试验获取最佳乳化沥青用量范围；4)采用轮辙变形试验确定可能的乳化沥青用量；5)根据最佳乳化沥青用量范围以及可能的乳化沥青用量，获得最佳乳化沥青用量，得到微表处混合料的配合比。2.根据权利要求1所述的一种抗车辙性能的微表处混合料沥青含量的设计方法，其特征在于，所述的步骤1)中，实验用材料为改性乳化沥青、矿料、填料和水。3.根据权利要求1所述的一种抗车辙性能的微表处混合料沥青含量的设计方法，其特征在于，所述的步骤2)中，拌和试验包括以下步骤：分别选择3种不同的混合料配方，将3种混合料配方的混合料均拌和至3min以上，若未抱团硬化或破乳，则确定该配方符合要求。4.根据权利要求1所述的一种抗车辙性能的微表处混合料沥青含量的设计方法，其特征在于，所述的步骤3)中，在浸水1h湿轮磨耗试验中，绘制1hWTAT曲线图，当设定的最大WTAT值对应的沥青用量即为容许的最小沥青用量PAC1，在负荷轮粘砂试验中，绘制LWT曲线图，当设定的最大LWT值对应的沥青用量即为容许的最大沥青用量PAC2，所述的最佳乳化沥青用量范围即为PAC1～PAC2。5.根据权利要求4所述的一种抗车辙性能的微表处混合料沥青含量的设计方法，其特征在于，WTAT值的计算公式为：其中：WTAT为稀浆混料的磨耗值，ma为磨耗前的试件重，mb为磨耗后的试件重，A为磨...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈士蕙，王安平，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31