专利名称：一种ac-13沥青混合料的设计方法
技术领域：
本发明属于交通土建工程应用技术领域，具体涉及一种AC-13浙青混合料的设计方法，该方法采用垂直振动法(VVTM)设计，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。
背景技术：
目前AC-13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-13浙青混合料普遍采用《公路浙青路面施工技术规范JTGF40-2004》(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-13浙青混合料的级配范围符合表I的要求；表1:AC_13浙青混合料矿料级配范围
爾孔尺寸(mm) |16 |13.2 |9.5 |4.75 |2.36 |l.18 |0.6 |0.3 |0.15 |0.075 瓦过率(％)|l00 |90~100 |68~85 |38~68 |24~50 |l5~38 |l0~28 卜~20 |5~15 |4~8 —(3)以预估的油石比为中值，按一定间隔(通常为0.39T0.5%)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-13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。
发明内容
针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种AC-13浙青混合料的设计方法，该方法设计的AC-13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，本发明采取如下的技术解决方案:一种AC-13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(VVTM)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
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A、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(VVTM)分别制作油石比为Pa、Pa+ (0.3 0.5)、Pa± (0.6 1.0)的5组试件；试件成型步骤如下:(I)用蘸有适量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JTGE20-2011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^M4 和] 5分别代表 9.5mm 16mm、4.75mm 9.5mm、
2.36mm 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.广1.2)，(k=l，2，3，4)，并将其拌合均匀；称取一份矿粉的用量为M5X (1.n.2);分别置于大于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
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混合料拌和锅内，开动拌和锅拌和90s ;其中1-1.2)x^A#k[3.8+0.5(1-1)]% ,i是
k--1
指第i组油石比，i=l,2,3,4,5 ；(7)从烘箱中取出已加热好的矿粉，加入步骤(6)中浙青混合料拌和锅内，再次开动拌和锅拌和90s ；(8)从浙青混合料拌和锅中取出已拌和好的浙青混合料，并称取I个试件所需混合料用量，放入预热至100°c的金属盘中；(9)从烘箱中取出预热至100°C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。然后将浙青混合料均匀装入试模中，沿浙青混合料周边插捣15 20次、中间10 15次，插捣后将浙青混合料表面整平成凸圆弧面；(10)插入温度计至装好的浙青混合料中心附近，测定浙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，放下振动锤使其与浙青混合料接触，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广(12)重新制备试件直到高度符合标准要求为止；
权利要求
1.一种AC-13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、试件的制作 根据工程经验预估油石比Pa，并采用VVTM分别制作油石比为Pa、Pa± (0.3 0.5)、Pa± (0.6 1.0)的5组试件；试件成型步骤如下: (1)用蘸有适量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)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 M1' M2, M3、M4 和 M5 分别代表 9.5mm 16mm、4.75mm .9.5mm、2.36mm 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.r1.2)，k=l，2，3，4 ;并将其拌合均匀；称取一份矿粉的用量为M5X (1.n.2);分别置于大于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，
全文摘要
本发明公开了一种AC-13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%。
文档编号E01C7/22GK103147374SQ201310049708
公开日2013年6月12日 申请日期2013年2月6日 优先权日2013年2月6日
发明者蒋应军, 薛金顺, 张宜伟, 李宁方, 徐晓兵 申请人:长安大学