一種微表處混合料礦料級配的優化設計方法
【專利摘要】本發明公開了一種微表處混合料礦料級配的優化設計方法，包括以下步驟：1）以關鍵篩孔的通過量，來確定不同級配礦料方案；2）測定不同級配礦料方案的堆積密度；3）對不同級配礦料進行初期性能試驗；4）測定不同級配礦料的物理和力學指標；5）對不同級配礦料進行路用性能檢驗；6）確定微表處混合料最佳礦料級配。本發明采用集料的堆積密度法來評判微表處混合料礦料級配的優劣，從而得到具有密實骨架結構的微表處混合料，并綜合考慮微表處混合料前期和后期的路用性能，得到很好的高溫穩定性和抗滑性能、較高的耐磨耗性能的微表處混合料。本發明提供的設計方法，試驗數據準確可靠，借鑒熱拌瀝青混合料的試驗方法，具有非常良好的推廣價值。
【專利說明】一種微表處混合料礦料級配的優化設計方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于公路浙青路面養護工程【技術領域】，具體涉及一種微表處混合料礦料級配的優化設計方法。
【背景技術】[0002]截至2012年底，我國公路網總里程達到410萬公里，其中高速公路9.6萬公里，一個干支銜接、布局合理、四通八達的全國公路網已初步形成。在已建成(或在建)的高速公路中，浙青路面以其良好的性能倍受青睞，得到了廣泛的應用。但是，方便快捷的運輸方式，使得交通量迅猛增長，并大大超出了原設計交通量，而且車輛重載、超載嚴重，使一些高速公路在建成通車I~3年甚至更短的時間內就出現了車轍、開裂、泛油、坑槽等嚴重的早期病害。因此，雖然高等級浙青路面的設計壽命為15年，但多數浙青路面在運營后短的2~3年，長的8~10年就需要進行大面積的維修和改造。如果浙青路面在沒有破壞前就采取必要的預防性預養護措施，可使路面的使用壽命延長，使養護后的路面有抗滑、耐磨耗及防水等優點。
[0003]在諸多養護技術中，微表處養護技術以其養生和固化期較短，在使用壽命內能保持良好的抗滑性能(高的摩擦系數)，可以填補車轍(尤其是較深的車轍)以及改善路面的行駛功能，具有較高的經濟效益和環保效益等特點，受到了廣大公路部門的青睞。
[0004]目前，微表處己經在我國很多公路養護工程中得到應用。作為一種有效的路面養護技術，微表處混合料的設計方法、性能評價和施工工藝也在逐漸完善，形成了一套的理論體系。但在實際工程應用中仍然存在一些問題，例如微表處混合料在使用過程中抗松散性能不足，容易造成石子脫落；新填充車轍的微表處又產生新的車轍；車內噪聲過大；抗裂性能較差；有些路段在開放交通不久后就出現剝落、車轍等病害。造成這些病害的原因，有施工方面的，更重要的是目前忽視微表處混合料的礦料級配優化設計，從而導致沒有優良的微表處混合料。

【發明內容】

[0005]本發明的目的在于提供一種微表處混合料礦料級配的優化設計方法，該方法采用集料的“堆積密度法”來評判礦料不同級配的優劣，采用堆積密度最大的原則優化礦料級配，并通過微表處混合料的初期性能、物理力學性能、以及路用性能驗證得出，用堆積密度法設計的最優級配，從而獲得骨架密實性能優良的微表處混合料。
[0006]為達到上述目的，本發明所采用的技術方案包括以下步驟:
[0007]I)以關鍵篩孔的通過量，來確定不同級配礦料方案；
[0008]2)測定不同級配礦料方案的堆積密度；
[0009]3)對不同級配礦料進行初期性能試驗；
[0010]4)測定不同級配礦料的物理和力學指標；
[0011]5)對不同級配礦料進行路用性能檢驗；[0012]6)根據步驟I)~5)的試驗及測試結果，確定微表處混合料最佳礦料級配。
[0013]所述步驟I)中，以關鍵篩孔的通過量，來確定不同級配礦料方案的具體步驟如下:
[0014]1.1)根據微表處礦料級配范圍，找出相鄰篩孔尺寸差值間隔最大的兩個篩孔；
[0015]1.2)增加一個篩孔尺寸為差值間隔最大的兩個篩孔尺寸平均值的篩孔，改變該篩孔通過率的條件下測試其骨架特性；然后對混合料進行馬歇爾試驗，確定增加的這個篩孔的通過率；
[0016]1.3)通過正交試驗選出若干計算組合來進行試驗，確定試驗組數。
[0017]所述步驟2)中，具體測定不同級配礦料方案堆積密度的具體方法如下:
[0018]堆積密度的測試方法:根據粗集料的公稱最大粒徑選用相應的容量筒容積V，對于每種方案，由級配得出各個粒徑的用量；首先稱取容量筒的質量叫；將稱好的試樣置于干凈的水泥地上，用平頭鐵鍬將試樣拌和均勻，將試樣分次分別裝入容量筒:第一層裝完后，將一根直徑為25_的圓鋼筋放在筒底，按住筒的邊沿，左右交替顛擊地面若干次；裝完第二層后，按上述方法顛實，其中圓鋼筋的方向與第一層放置方向垂直；裝完第三層后，同樣按照上述方法顛實；使礦料高出容量筒口，待所有試樣裝完后，用鋼筋滾轉筒口邊緣將高出的顆粒去掉,填平凹處,使表面凹處的礦料體積和凸起的部分相等，稱取試樣和容量筒總質量Hl2進行堆積密度試驗；
[0019]其中，振實狀態下的堆積密度為
【權利要求】
1.一種微表處混合料礦料級配的優化設計方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)以關鍵篩孔的通過量，來確定不同級配礦料方案； 2)測定不同級配礦料方案的堆積密度； 3)對不同級配礦料進行初期性能試驗； 4)測定不同級配礦料的物理和力學指標； 5)對不同級配礦料進行路用性能檢驗； 6)根據步驟I)~5)的試驗及測試結果,確定微表處混合料最佳礦料級配。
2.根據權利要求1所述的微表處混合料礦料級配的優化設計方法，其特征在于:所述步驟I)中，以關鍵篩孔的通過量，來確定不同級配礦料方案的具體步驟如下: 1.1)根據微表處礦料級配范圍，由于4.5mm和9mm相鄰篩孔間隔較大，在兩個篩孔之間.增加一個7_篩孔，改變該篩孔通過率的條件下測試其骨架特性；然后對混合料進行馬歇爾試驗，確定增加的這個篩孔的通過率； 1.2)通過正交試驗或圖解法選出若干計算組合來進行試驗，確定試驗組數。
3.根據權利要求1所述的微表處混合料礦料級配的優化設計方法，其特征在于:所述步驟2)中，具體測定不同級配礦料方案堆積密度的具體方法如下: 堆積密度的測試方法:根據粗集料的公稱最大粒徑選用相應的容量筒容積V，對于每種方案，由級配得出各個`粒徑的用量；首先稱取容量筒的質量Hi1 ;將稱好的試樣置于干凈的水泥地上，用平頭鐵鍬將試樣拌和均勻，將試樣分次分別裝入容量筒:第一層裝完后，將一根直徑為25_的圓鋼筋放在筒底，按住筒的邊沿，左右交替顛擊地面若干次；裝完第二層后，按上述方法顛實，其中圓鋼筋的方向與第一層放置方向垂直；裝完第三層后，同樣按照上述方法顛實；使礦料高出容量筒口，待所有試樣裝完后，用鋼筋滾轉筒口邊緣將高出的顆粒去掉,填平凹處,使表面凹處的礦料體積和凸起的部分相等,稱取試樣和容量筒總質量Hl2進行堆積密度試驗； 其中，振實狀態下的堆積密度為
4.根據權利要求1所述的微表處混合料礦料級配的優化設計方法，其特征在于:所述步驟3)中的初期性能試驗包括濕輪磨耗試驗及負荷車輪粘砂試驗，以測定磨耗值和粘附砂量。
5.根據權利要求1所述的微表處混合料礦料級配的優化設計方法，其特征在于:所述步驟4)中，采用馬歇爾實驗測定不同級配礦料的物理和力學指標。
6.根據權利要求1或5所述的微表處混合料礦料級配的優化設計方法，其特征在于:所述步驟4)中物理指標為空隙率和毛體積密度，力學指標為穩定度和流值。
7.根據權利要求1所述的微表處混合料礦料級配的優化設計方法，其特征在于:所述步驟5)中路用性能試驗包括車轍試驗、滲水試驗以及摩擦擺值試驗，以分別測試優選級配混合料的高溫穩定性、抗水穩定性以及抗滑性能。
【文檔編號】C04B14/02GK103524061SQ201310426055
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年9月17日 優先權日:2013年9月17日
【發明者】姚愛玲, 馬洪林, 張久鵬, 王建東, 李曉明, 萬福紀, 杜金鵬, 穆勇 申請人:長安大學