一种AC-20沥青混合料的设计方法技术

本发明专利技术公开了一种AC-20沥青混合料的设计方法，采用垂直振动法设计，包括原材料选择及测试、矿料级配的设计、最佳油石比的确定和性能的检验等步骤，经试验验证表明，该方法所设计的沥青混合料，路用性能好、沥青用量少且操作简便，并可节约沥青8%～10%。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于交通土建工程应用
，涉及一种AC-20浙青混合料VVTM设计方法，该设计方法可减少浙青用量，提高浙青混合料的路用性能，且操作简便，适合大规模推广应用。
技术介绍
目前AC-20浙青混合料的设计方法主要有马歇尔法、GTM法、Hveem法。GTM法所采用的设备昂贵不利于推广采用；Hveem法设计结果与现场关联度较差。目前马歇尔法仍是大多数国家进行浙青混合料设计的主要方法。我国AC-20浙青混合料普遍采用《公路浙青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)(简称JTG F40-2004)中的马歇尔设计法，其步骤如下:(I)根据JTG F40-2004技术要求，选择原材料；(2) AC-20浙青混合料的级配范围符合表I的要求；表1:AC_20浙青混合料矿料级配范围筛孔尺寸(mm) |26.5 Il9 Il6 Il3.2 |9.5 |4.75 [2.36 |l.18 |0.6 |0.3 |0.15 |0.075通过率(％) 1100 |90 100|78 92|62 80|50 72|26 56|l6 44|l2 33|8 24卜 17|4 13|3 7(3)以预估的油石比为中值，按一定间隔(通常为0.3% 0.5%)等间距的向两侧扩展，取5个或5个以上不同的油石比分别成型马歇尔试件；(4)测定马歇尔试件的密度，并计算试件的空隙率、浙青饱和度、矿料间隙率等体积参数；采用马歇尔试验仪，测其马歇尔稳定度与流值；(5)以油石比为横坐标，以马歇尔试验的各项指标为纵坐标，将试验结果点入图中，连成圆滑的曲线；取密度最大值、稳定度最大值、规定空隙率范围的中值、规定饱和度范围的中值对应的油石比a” a2、a3、a4，求取平均值作为OAC1 ;以各项指标均符合JTGF40-2004中AC-20浙青混合料马歇尔试验技术标准要求(不含VMA)的油石比范围OACmin OACmax中值作为OAC2 ;取OAC1与OAC2的平均值作为最佳油石比OAC ；(6)根据最佳油石比OAC制作车辙板和马歇尔试件，按照《公路工程浙青及浙青混合料试验规程》(JTG E20-2011)(以下简称JTG E20-2011)进行路用性能检验:包括车辙试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验；不符合要求的浙青混合料，必须更换材料或重新进行配合比设计。马歇尔设计方法具有以下局限性:(I)马歇尔设计法的成型方式不能准确模拟车轮对路面的压实作用。击实功与交通量大小之间没有内在联系，成型试件密度无法反映通车多年后路面密度，其试件物理力学性能与实际路面不符；(2)马歇尔设计法已不适应现代交通发展需要。现行马歇尔法设计浙青混合料的各项技术标准均是根据20世纪80年代初的交通量提出的，而目前干线公路的交通状况已发生了显著的变化，呈现“大流量、重轴载”特点，显然马歇尔法提出的各项技术标准已不能满足现行交通对路面性能的要求。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本专利技术的目的在于，提供一种AC-20浙青混合料的设计方法，该方法设计的AC-20浙青混合料性能好、浙青用量少且操作简便。为了实现上述任务，本专利技术采取如下的技术解决方案:一种AC-20浙青混合料的设计方法，其特征在于，该方法采用垂直振动法设计，具体按照以下步骤进行:I)原材料选择及测试从工程实际使用的材料中取代表性样品，对其技术指标进行测试；2)矿料级配的设计根据工程级配设计范围和各组成材料筛分试验资料，计算符合要求级配范围的各组成材料用量比例；3)最佳油石比的确定A、垂直振动试件的制作根据工程经验预估油石比Pa，并采用垂直振动分别制作油石比为Pa、Pa± (0.3 0.5)、Pa± (0.6 1.0)的5组试件；垂直振动试件成型步骤如下:(I)用蘸有少许黄油的棉纱擦拭内径IOOmmX高度180mm的试模内侧及垫块，并置于100°C烘箱中加热Ih ；(2)根据粘度曲线确定浙青混合料的拌和温度、压实温度，并按JTG E20-2011规定将浙青加热至混合料拌合温度；(3)根据工程经验预估压实后浙青混合料密度Pf，则一个试件质量为M=PfX π X52X6.35。根据各规格集料比例和试件质量M，预估一个试件所需的各规格集料的用量 Mk，(k=l，2，3，4，5)，所述 M1、M2、M3、M4、M5 和 M6 分别代表 19 26.5mm、9.5 19mm、4.75 9.5mm、2.36 4.75mm、机制砂和矿粉的质量；(4)称取一份各规格集料的用量为MkX (1.1 L 2)，(k=l，2，3，4，5)，并将其拌合均匀；称取一份矿粉的用量为M6X (1.1 1.2);分别置于规定拌和温度的烘箱中加热4 5h ；(5)从烘箱中取出步骤(4)中的混合料置于预热至规定拌和温度的浙青混合料拌和锅内，并用小铲适当拌和；(6)从烘箱中取出加热好的浙青,称取所需的浙青质量IV加入步骤(5)中的浙青混合料拌和锅内，开动拌和锅拌和90s ;其中:权利要求1.一种AC-20浙青混合料的设计方法，其特征在于，该方法采用垂直振动法设计，具体按照以下步骤进行: 1)原材料选择及测试 从工程实际使用的材料中取代表性样品，对其技术指标进行测试； 2)矿料级配的设计 根据工程级配设计范围和各组成材料筛分试验资料，计算符合要求级配范围的各组成材料用量比例； 3)最佳油石比的确定 A、垂直振动试件的制作 根据工程经验预估油石比Pa，并采用垂直振动法分别制作油石比为Pa、Pa± (0.3 0.5)、Pa± (0.6 1.0)的5组试件；垂直振动试件成型步骤如下: (1)用蘸有少许黄油的棉纱擦拭内径IOOmmX高度180mm的试模内侧及垫块，并置于100°C烘箱中加热Ih ； (2)根据粘度曲线确定浙青混合料的拌和温度、压实温度，并按《公路工程浙青及浙青混合料试验规程》(JTG E20-2011)(简称“JTG E20-2011”)规定将浙青加热至混合料拌合温度; (3)根据工程经验预估压实后浙青混合料密度Pf，则一个试件质量为M=PfX JI X52X6.35 ;根据各规格集料比例和试件质量M，预估一个试件所需的各规格集料的用量 Mk，(k=l，2，3，4，5)，所述 MpM2J^MpM5 和 M6 分别代表 19 26.5mm、9.5 19mm、4.75 9.5mm、2.36 4.75mm、机制砂和矿粉的质量； (4)称取一份各规格集料的用量为MkX(1.1 1.2)，(k=l，2，3，4，5)，并将其拌合均匀；称取一份矿粉的用量为M6X (1.1 1.2);分别置于规定拌和温度的烘箱中加热4 5h ; (5)从烘箱中取出步骤(4)中的混合料置于预热至规定拌和温度的浙青混合料拌和锅内，并适当拌和； (6)从烘箱中取出加热好的浙青,称取所需的浙青质量Hii,加入步骤(5)中的浙青混合料拌和锅内，开动拌和锅拌和90s;其中:Dii= (1.W.2)x|]Mk%, i是全文摘要本专利技术公开了一种AC-20沥青混合料的设计方法，采用垂直振动法设计，包括原材料选择及测试、矿料级配的设计、最佳油石比的确定和性能的检验等步骤，经试验验证表明，该方法所设计的沥青混合料，路用性能好、沥青用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种AC?20沥青混合料的设计方法，其特征在于，该方法采用垂直振动法设计，具体按照以下步骤进行：1）原材料选择及测试从工程实际使用的材料中取代表性样品，对其技术指标进行测试；2）矿料级配的设计根据工程级配设计范围和各组成材料筛分试验资料，计算符合要求级配范围的各组成材料用量比例；3）最佳油石比的确定A、垂直振动试件的制作根据工程经验预估油石比Pa，并采用垂直振动法分别制作油石比为Pa、Pa±（0.3～0.5）、Pa±（0.6～1.0）的5组试件；垂直振动试件成型步骤如下：（1）用蘸有少许黄油的棉纱擦拭内径100mm×高度180mm的试模内侧及垫块，并置于100℃烘箱中加热1h；（2）根据粘度曲线确定沥青混合料的拌和温度、压实温度，并按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG?E20?2011）（简称“JTG?E20?2011”）规定将沥青加热至混合料拌合温度；（3）根据工程经验预估压实后沥青混合料密度ρf，则一个试件质量为M=ρf×π×52×6.35；根据各规格集料比例和试件质量M，预估一个试件所需的各规格集料的用量Mk，（k=1，2，3，4，5），所述M1、M2、M3、M4、M5和M6分别代表19～26.5mm、9.5～19mm、4.75～9.5mm、2.36～4.75mm、机制砂和矿粉的质量；（4）称取一份各规格集料的用量为Mk×(1.1～1.2)，（k=1，2，3，4，5），并将其拌合均匀；称取一份矿粉的用量为M6×(1.1～1.2)；分别置于规定拌和温度的烘箱中加热4～5h；（5）从烘箱中取出步骤（4）中的混合料置于预热至规定拌和温度的沥青混合料拌和锅内，并适当拌和；（6）从烘箱中取出加热好的沥青，称取所需的沥青质量mi，加入步骤（5）中的沥青混合料拌和锅内，开动拌和锅拌和90s；其中：mi=(1.1~1.2)×Σk=16Mk[3.3+0.5(i-1)]%,i是指第i组油石比，i=1，2，3，4，5；（7）从烘箱中取出已加热好的矿粉，加入步骤（6）中沥青混合料拌和锅内，再次开动拌和锅拌和90s；（8）从沥青混合料拌和锅中取出已拌和好的沥青混合料，并称取1个试件所需混合料用量，放入预热至100℃的金属盘中；（9）从烘箱中取出预热至100℃的试模和垫块，并用蘸有少许黄油的棉纱擦拭试模内侧、垫块及振动锤底面；将垫块装入试模内并垫入一张吸油性小的圆形纸片，要求垫块底部平整；然后将沥青混合料均匀装入试模中，沥青混合料沿周边插捣15～20次、中间10～15次，插捣后将沥青混合料表面整平成凸圆弧面；（10）插入温度计至装好的沥青混合料中心附近，测定沥青混合料温度是否符合JTG?E20?2011要求的压实温度；（11）待混合料达到要求的压实温度后，在装好的混合料顶面垫一张吸油性小的圆纸，然后将试模连同垫块固定到振动压实仪上，放下振动锤使其与沥青混合料接触，开启振动压实仪振动压实60±5s；振动压实仪参数配置为：振动频率：37±2Hz、名义振幅：1.4±0.2mm、上车系统重量：1.2±0.2kN、下车系统重量：1.8±0.2kN；（12）振动压实结束后，将试模连同垫块从振动压实仪上取下，取掉试件顶面的圆形纸片，量取试件高度；试件标准高度为63.5±1.3mm，如不符合标准高度要求时，试件作废，并按公式①调整试件混合料质量，并按步骤（8）～（12）重新制备试件直到高度符合标准要求为止；（13）将装有成型试件的试模连同垫块冷却至室温，脱出试件，并取掉试件底面的圆形纸片；（14）重复步骤（7）～（13）制作6个试件；（15）按步骤（6）～（14）制作第i组油石比的垂直振动试件；B、垂直振动试件物理力学指标的测试测试不同油石比的试件的毛体积密度ρf、马歇尔稳定度MS和流值FL，计算其空隙率VV、矿料间隙率VMA、沥青饱和度VFA等物理力学指标；C、油石比与物理力学指标关系图的绘制根据沥青混合料垂直振动试件物理力学指标测试结果，以油石比为横坐标，以毛体积密度、空隙率、饱和度、稳定度、流值为纵坐标，将试验结果绘制成油石比与各项指标的关系曲线；D、最佳油石比的确定（1）OAC1的确定根据油石比与各项指标的关系曲线图，取密度最大值、稳定度最大值、规定空隙率范围的中值、规定饱和度范围的中值所对应的油石比为a1、a2、a3、a4，求取平均值作为最佳油石比初始值OAC1，见公式②；OAC1=（a1+a2+a3+a4）/4???????????????②（2）OAC2的确定根据垂直振动设计技术标准，以各项指标均符合技术标准要求的油石比...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋应军，李宁方，薛金顺，张宜伟，徐晓兵，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：