大粒径骨料心墙沥青混凝土及其配合比优选方法技术

本发明专利技术公开了一种大粒径骨料心墙沥青混凝土，所述沥青混凝土的大粒径骨料由筛孔边长37.5mm的方孔筛网筛出，所述沥青混凝土的沥青薄膜厚度为6.748‑8.688μm，级配指数为0.42‑0.48，填料用量为10％‑12％，沥青用量为5.5％‑6.1％；本发明专利技术还公开了一种大粒径骨料心墙沥青混凝土的配比优选方法。该沥青混凝土采用大粒径骨料，混凝土的强度高，有较强的适应变形能力，沥青用量明显低，且提高了施工效率，节省了工程投资，并利用大试件所得试验数据、PPR技术并引用最佳沥青薄膜厚度作为评定标准，解决来了随着骨料增大配合比没有经验依靠无法优选的困难。

【技术实现步骤摘要】
大粒径骨料心墙沥青混凝土及其配合比优选方法
本专利技术属于水工心墙沥青混凝土材料及其加工制备
，具体而言涉及一种大粒径骨料心墙沥青混凝土及其配合比优选方法。
技术介绍
我国土石坝沥青混凝土面板和心墙设计规范规定的粗骨料最大粒径不大于16～19mm，这主要是沿用了道路交通路面沥青混凝土的设计思想，一般道路沥青混凝土面层铺筑厚度在10cm左右，为骨料最大粒径的3～5倍，因此道路交通路面沥青混凝土骨料最大粒径选择在19mm。《土石坝沥青混凝土面板和心墙设计规范》(SL501-2010)中规定：碾压式沥青混凝土心墙的沥青混凝土骨料最大粒径不宜大于19mm，在配合比试验与研究方面骨料最大粒径为19mm的试验研究也已较为完善，因此，目前所建工程的心墙沥青混凝土大多选取骨料最大粒径为19mm。相对于一般道路沥青混凝土面层铺筑厚度在10cm左右，水工碾压式沥青混凝土防渗心墙的一般厚度在40～50cm，而且随着大坝建设高度的不断增高，对心墙用沥青混凝土的强度也提出了更高的要求，对于水工沥青混凝土而言，骨料最大粒径仅局限于19mm，存在一些不足：如骨料利用率较低，沥青用量高(一般为7％左右)等，并且较小的最大骨料粒径对快速施工也造成严重的影响，往往出现坝体填筑中沥青混凝土心墙施工速度慢而影响填筑进度；另一方面，对于沥青混凝土，骨料增大后，配合比的设计优选没有充足的经验，骨料最大粒径为19mm的心墙沥青混凝土配合比优选方法也不能够适用于骨料增大后的沥青混凝土配合比设计优选。公布号CN104314053A的中国专利文献公开了一种土石坝心墙沥青混凝土及其摊铺方法，该专利技术沥青混凝土中添加的粗骨料最大粒径为40mm，沥青含量减小到5.5％～5.8％，在保障技术效果的前提下，大幅降低了粗骨料的加工成本，极大的提高了粗骨料加工效率，减少了沥青用量，降低了工程建设和施工成本。但无法做到将最大粒径增大到40mm以上，且没有提出配合比的设计优选方法。
技术实现思路
本专利技术目的在于针对现有技术的不足，提出一种大粒径骨料心墙沥青混凝土，该沥青混凝土采用大粒径骨料，混凝土的强度高，有较强的适应变形能力，沥青用量低，且提高了施工效率。本专利技术的另一目的为提供上述沥青混凝土的配比优选方法，利用大试件所得试验数据、PPR技术并引用最佳沥青薄膜厚度作为评定标准，解决来了随着骨料增大配合比没有经验依靠无法优选的困难。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：一种大粒径骨料心墙沥青混凝土，所述沥青混凝土的大粒径骨料由筛孔边长37.5mm的方孔筛网筛出。进一步地，所述沥青混凝土的沥青薄膜厚度为6.748-8.688μm，级配指数为0.42-0.48，填料用量为10％-12％，沥青用量为5.5％-6.1％。进一步地，所述沥青混凝土的沥青薄膜厚度为6.748μm，级配指数为0.45，填料用量为12％，沥青用量为5.5％。一种大粒径骨料心墙沥青混凝土的配合比优选方法，包括以下步骤：S1、对粗骨料按照粒径进行分级，分级控制在3-5级；S2、对所使用原料沥青、粗骨料、细骨料和填料进行基本性能检测；S3、步骤S1所得骨料的心墙沥青混凝土的大型马歇尔试件试验A、初步确定配合比的级配指数、填料用量、沥青用量，按照正交设计试验方案，对每个因素取3-5个水平；B、制作与骨料最大粒径相匹配的大型试验试模，根据步骤S3A设计的正交试验组，成型正交设计试验方案要求的大型马歇尔试件、劈裂抗拉试件，并进行试验；S4、基准值的确定制作组骨料最大粒径19mm的沥青混凝土的大型马歇尔试件、劈裂抗拉试件和常规马歇尔试件、劈裂抗拉试件，并进行试验；对比大型试件和常规试件的试验结果，确定大型试件的试验结果基准值；S5、初选配合比以步骤S3中试验所得的孔隙率、流值、稳定度、劈裂抗拉强度为考核指标，根据考核指标大于步骤S4中确定的基准值的原则，初选出合适配合比的组；S6、优选配合比计算步骤S1所得骨料的心墙沥青混凝土内部沥青薄膜厚度，从步骤S5的初选组中优选出满足合适沥青薄膜厚度的配合比；S7、投影寻踪回归分析无假定建模基于S3的试验结果，对大型试件的试验结果进行投影寻踪回归分析无假定建模，仿真计算不同试验水平下的结果，找出级配指数、填料用量、沥青用量对沥青混凝土各考核指标的影响规律，综合对比实验结果，选取满足步骤S1所得骨料的心墙沥青混凝土强度和变形的配合比；S8、复演试验研究对步骤S7和S8优选得到的配合比进行复演试验研究，进行单轴压缩、小梁弯曲、水稳定性试验，确定最优配合比，补充拉伸、渗透、三轴等试验，得到推荐最优配合比的各项指标。进一步地，将步骤S1中的粗骨料按粒径分为2.36-4.75mm、4.75-9.5mm、9.5-16mm、16-26.5mm、26.5-37.5mm五个粒组。进一步地，步骤S3A中初步确定配合比的级配指数为0.42、0.45和0.48三个水平，填料用量为8％、10％和12％三个水平，沥青用量为5.2％、5.5％、5.8％、6.1％和6.4％五个水平。进一步地，步骤S4制作组骨料最大粒径19mm的沥青混凝土的大型马歇尔试件、劈裂抗拉试件和常规马歇尔试件、劈裂抗拉试件的参数为：级配指数0.38、填料用量12.5％、沥青用量6.8％。进一步地，步骤S4中的基准值为其中，为各试验组指标的平均值，s为各试验组指标的标准差。进一步地，步骤S6中合适的沥青薄膜厚度为7-9μm。本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术的沥青混凝土采用大粒径骨料，并通过特有的配合比优选方法得到各参数的最优配合比，在大粒径骨料的前提下，并通过所得的具有最优配合比的参数的协同下，所得的混凝土强度高，有较强的适应变形能力，沥青用量低，且大颗粒的使用有效的提高了施工效率。2、本专利技术的配合比优选方法先通过选择合适的因素水平设计正交试验，并根据设计方案选用大型马歇尔试件进行试验，并以最大粒径为19mm的典型配合比制作常规马歇尔试件和大型马歇尔试件，分别进行试验，对所得试验结果进行分析比对，选出本专利技术的大粒径骨料沥青混凝土配合比的参数基准值，通过与基准值的对比，初选出合适配合比的组，再计算沥青混凝土内部沥青薄膜厚度，从初选组中优选出满足合适沥青薄膜厚度的配合比，并利用自行研发的复杂系统的投影寻踪回归无假定建模技术(PPR)进行建模分析，在满足心墙沥青混凝土强度和变形的前提下，再次优选出了四组配合比，最后通过复演试验研究，得到最优配合比。该方法采用大试件所得试验数据以及将最佳沥青薄膜厚度作为评定标准来进行优选，解决来了随着骨料增大配合比没有经验依靠无法优选的困难。3、本专利技术创造性的将最佳沥青薄膜厚度作为评定标准，随着沥青用量的增多，结构沥青逐渐形成，沥青更为完美的粘附于矿料表面，使沥青与矿料之间的粘结力随着沥青用量的增多而增大。当沥青用量足以形成沥青薄膜并充分粘结在矿料表面时，沥青混凝土具有最大的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大粒径骨料心墙沥青混凝土，其特征在于：所述沥青混凝土的大粒径骨料由筛孔边长37.5mm的方孔筛网筛出。/n

【技术特征摘要】
1.一种大粒径骨料心墙沥青混凝土，其特征在于：所述沥青混凝土的大粒径骨料由筛孔边长37.5mm的方孔筛网筛出。


2.根据权利要求1所述的大粒径骨料心墙沥青混凝土，其特征在于：所述沥青混凝土的沥青薄膜厚度为6.748-8.688μm，级配指数为0.42-0.48，填料用量为10％-12％，沥青用量为5.5％-6.1％。


3.根据权利要求2所述的大粒径骨料心墙沥青混凝土，其特征在于：所述沥青混凝土的沥青薄膜厚度为6.748μm，级配指数为0.45，填料用量为12％，沥青用量为5.5％。


4.一种权利要求1-3中任一项所述的大粒径骨料心墙沥青混凝土的配合比优选方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、对粗骨料按照粒径进行分级，分级控制在3-5级；
S2、对所使用原料沥青、粗骨料、细骨料和填料进行基本性能检测；
S3、步骤S1所得骨料的心墙沥青混凝土的大型马歇尔试件试验
A、初步确定配合比的级配指数、填料用量、沥青用量，按照正交设计试验方案，对每个因素取3-5个水平；
B、制作与骨料最大粒径相匹配的大型试验试模，根据步骤S3A设计的正交试验组，成型正交设计试验方案要求的大型马歇尔试件、劈裂抗拉试件，并进行试验；
S4、基准值的确定
制作组骨料最大粒径19mm的沥青混凝土的大型马歇尔试件、劈裂抗拉试件和常规马歇尔试件、劈裂抗拉试件，并进行试验；对比大型试件和常规试件的试验结果，确定大型试件的试验结果基准值；
S5、初选配合比
以步骤S3中试验所得的孔隙率、流值、稳定度、劈裂抗拉强度为考核指标，根据考核指标大于步骤S4中确定的基准值的原则，初选出合适配合比的组；
S6、优选配合比
计算步骤S1所得骨料的心墙沥青混凝土内部沥青薄膜厚度，从步骤S5的初选组中优选出满足合适沥青薄膜厚度的配...

【专利技术属性】
技术研发人员：何建新，杨海华，刘亮，杨武，任振华，冯卉，李文浩，王维，刘云，
申请(专利权)人：新疆农业大学，
类型：发明
国别省市：新疆;65