一种基于单轴贯入试验再生沥青混合料平衡设计的方法技术

本发明专利技术是一种基于单轴贯入试验再生沥青混合料平衡设计的方法。基于单轴贯入试验，通过对不同掺量的再生沥青混合料60℃的单轴贯入试验得到旧料比例与高温性能的线性关系，确定能满足高温性能的旧料比例下限，通过对不同掺量的再生沥青混合料25℃的单轴贯入试验得到旧料比例与抗裂性能的线性关系，确定能满足抗裂性能的旧料比例上限，根据以上确定的上下限交叉范围确定出再生沥青混合料的最佳掺量比例。

【技术实现步骤摘要】
一种基于单轴贯入试验再生沥青混合料平衡设计的方法
本专利技术属于再生沥青混合料配合比设计的应用
，具体涉及一种再生沥青混合料平衡设计的方法
技术介绍
再生沥青混合料中的旧料掺量不仅影响到路面的使用性能，而且对经济性也有影响。沥青路面厂拌热再生中旧料的利用比例为10％-30％，平均降低工程造价20％-30％；沥青路面就地热再生中旧料利用比例为70-100％，平均降低工程造价20％-25％。由此可见，作为一种有效的旧路养护维修技术方案，不管从经济效益还是社会效益角度，沥青路面再生技术都有明显的优势。目前，在多数工程中，再生沥青混合料的RAP掺量都是按经验判断，缺乏科学数据的指导。因此，对再生沥青混合料配合比设计中，如何快速的确定再生料掺加比例，在增加经济效益的同时，能保证再生沥青混合料的路用性能，是目前迫切需要解决的一项重大课题。对于再生沥青混合料来说，水稳定性同新沥青混合料基本无异，高温稳定性更优于新沥青混合料，对同一再生沥青混合料来说，再生料掺量越高，高温性能越好，但抗裂性能越差；反之，再生料掺量越少，抗裂性能越好，则高温性能较差。本专利技术则从平衡高温性能与抗裂性能的角度，利用基于单轴贯入试验方法来确定一个两边兼顾的最佳旧料掺量，而不再对不同掺量的再生沥青混合料路用性能去一一验证。该方法可大幅度减少试验次数，降低试验难度，在保证再生沥青混合料路用性能的同时加快工程试验进度。
技术实现思路
为了克服上述不足，本专利技术基于单轴贯入试验，通过对不同掺量的再生沥青混合料60℃的单轴贯入试验得到旧料比例与高温性能的线性关系，确定能满足高温性能的旧料比例下限，通过对不同掺量的再生沥青混合料25℃的单轴贯入试验得到旧料比例与抗裂性能的线性关系，确定能满足抗裂性能的旧料比例上限，根据以上确定的上下限交叉范围确定出再生沥青混合料的最佳掺量比例。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术的目的之一是提供一种基于单轴贯入试验再生沥青混合料平衡设计的方法，包括：通过单轴贯入试验Ⅰ求得再生沥青混合料中旧料比例与高温性能的线性关系，确定能满足高温性能的旧料比例下限；通过单轴贯入试验Ⅱ求得再生沥青混合料中旧料比例与抗裂性能的线性关系，确定能满足抗裂性能的旧料比例上限；根据以上确定的上下限交叉范围确定出再生沥青混合料的最佳掺量比例。在一些实施例中，所述单轴贯入试验Ⅰ的测试温度为60℃。在一些实施例中，所述单轴贯入试验Ⅱ的具体步骤为：对再生沥青混合料试件进行单轴贯入试验，采集压力与位移的试验数据，绘制拟合试验数据的曲线，计算贯入指数DI；其中，根据贯入指数DI越大，表示再生沥青混合料的抗裂性能越好。在一些实施例中，所述单轴贯入试验Ⅱ采用直径为28.5mm的压头，确保压头位置居中，试验温度为25℃，加载速率为1mm/min，加载至完全破坏。在一些实施例中，所述贯入指数DI的计算公式：式中：wf——贯入力从开始到峰值后拐点处所做的功；|m|——试验曲线峰值后拐点处切线斜率的绝对值；A——试验压头的面积；a——缩放因子0.0001。在一些实施例中，所述拟合试验数据的曲线方程：式中：x——位移；y——压力；a，b，c，d——为常数，通过试验数据拟合求解。在一些实施例中，所述热再生沥青混合料中，RAP料掺量为20wt％～80wt％。在一些实施例中，所述热再生沥青混合料中，再生剂的掺量为5wt％～10wt％在一些实施例中，所述热再生沥青混合料中，热再生沥青混合料类型为AC-13型沥青混合料。本专利技术还提供了单轴贯入试验在评价再生沥青混合料平衡设计中的应用。本专利技术的有益效果(1)本专利技术基于单轴贯入试验，通过对不同掺量的再生沥青混合料60℃的单轴贯入试验得到旧料比例与高温性能的线性关系，确定能满足高温性能的旧料比例下限，通过对不同掺量的再生沥青混合料25℃的单轴贯入试验得到旧料比例与抗裂性能的线性关系，确定能满足抗裂性能的旧料比例上限，根据以上确定的上下限交叉范围确定出再生沥青混合料的最佳掺量比例。(2)本专利技术设计方法简单、效率高、实用性强，易于推广。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1单轴贯入试验图；图2半圆试件三维有限元拉应力图；图3圆柱试件三维有限元拉应力图；图4半圆试件拉应力分布图；图5圆柱试件拉应力分布图；图6不同RAP料掺量的再生沥青混合料级配曲线图7半圆试件图8半圆试件示意图图9不同RAP料掺量的FI值图10不同RAP料掺量的DI值图11不同RAP料掺量DI与FI关系图12第1种Wf定义图13第1种Wf定义下DI与RAP料掺量的关系图14第1种Wf定义下DI与FI的关系图15第2种Wf定义图16第2种Wf定义下DI与RAP料掺量的关系图17第2种Wf定义下DI与FI的关系图18第3种Wf定义图19第3种Wf定义下DI与RAP料掺量的关系图20不同RAP料掺量DI与FI关系图21FI频率分布直方图图22DI频率分布直方图图23不同RAP料掺量的抗剪强度与动稳定对比图24动稳定度频率分布直方图图25抗剪强度频率分布直方图图26DI与抗剪强度随RAP料掺量变化曲线图27不同RAP料掺量的冻融劈裂强度比图28不同RAP料掺量的最大弯拉应变图29是实施例1抗剪强度与旧料掺量的关系图；图30是实施例1贯入指数与出旧料掺量的关系图。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。实施例1(1)采用旋转压实的成型方式，成型两组不同掺量的再生沥青混合料试件(至少四个掺量)，每组中每个掺量的再生沥青混合料至少三个平行试件，其尺寸为：高度和直径均为100mm；(2)对第一组不同掺量的再生沥青混合料试件进行60℃的单轴贯入试验。将试件和压头控温于60℃温控箱中，确保试件的保温时间在4小时以上。采用压力机进行单轴贯入试验，采用直径为28.5mm的压头，确保压头位置居中，试验温度为60℃，加载速率为1mm/min，加载至完全破坏，采集试验过程中的压力与位移的曲线，分析计算出该掺量下再生沥青混合料的抗剪强度，继而得出不同旧料掺量比例与抗剪强度的线性关系(具体试验步骤参考{1})。(3)对另一组试件进行25℃的单轴贯入试验。将试件和压头控温于25℃温控箱中，确保试件的保温时间在4小时以上。采用压力机进行单轴贯入试验，采用直径为28.5mm的压头，确保压头位置居中，试验温度为25℃，加载速率为1mm/min，加载至完全破坏，采集试验过程中的压力与位移的曲线，分析计算出该掺量下再生沥青混合料的贯入指数，继而得出不同旧料掺量比例与贯入指数的线性关系(具体试验步骤参考{2})。(4)考虑不同地区不同环境因素不同公路等级对沥青路面路用性能的要求，通过设计要求的最小抗高温性能即最小抗剪强度由(2)中确定出旧料掺量比例的下限，通过设计要求的最小抗裂性能即最小贯入指数由(3)中确定出旧料掺量比例的上限，根据以上确定的上下限交叉范围的中值即为最佳掺量比例。如图1、2示例，某地区某高等级公路路面确定再生沥青混合料旧料掺量，通过对不同旧料掺量的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于单轴贯入试验再生沥青混合料平衡设计的方法，其特征在于，包括：通过单轴贯入试验Ⅰ求得再生沥青混合料中旧料比例与高温性能的线性关系，确定能满足高温性能的旧料比例下限；通过单轴贯入试验Ⅱ求得再生沥青混合料中旧料比例与抗裂性能的线性关系，确定能满足抗裂性能的旧料比例上限；根据以上确定的上下限交叉范围确定出再生沥青混合料的最佳掺量比例。

【技术特征摘要】
1.一种基于单轴贯入试验再生沥青混合料平衡设计的方法，其特征在于，包括：通过单轴贯入试验Ⅰ求得再生沥青混合料中旧料比例与高温性能的线性关系，确定能满足高温性能的旧料比例下限；通过单轴贯入试验Ⅱ求得再生沥青混合料中旧料比例与抗裂性能的线性关系，确定能满足抗裂性能的旧料比例上限；根据以上确定的上下限交叉范围确定出再生沥青混合料的最佳掺量比例。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述单轴贯入试验Ⅰ的测试温度为60℃。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述单轴贯入试验Ⅱ的具体步骤为：对再生沥青混合料试件进行单轴贯入试验，采集压力与位移的试验数据，绘制拟合试验数据的曲线，计算贯入指数DI；其中，根据贯入指数DI越大，表示再生沥青混合料的抗裂性能越好。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述单轴贯入试验Ⅱ采用直径为28.5mm的压头，确保压头位置居中，试验温度为2...

【专利技术属性】
技术研发人员：毕玉峰，于大海，马川义，丁婷婷，王健，庄伟，陈昊，周鹏飞，许孝滨，
申请(专利权)人：山东省交通规划设计院，
类型：发明
国别省市：山东,37