[发明专利]一种抗低温开裂的SMA型机场沥青混合料配合比设计方法

权利要求书

1.一种抗低温开裂的SMA型机场沥青混合料配合比设计方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、选择原材料：选择原材料，所述的原材料包括粗集料、细集料、矿粉、沥青、纤维和外加剂，其中粗集料根据粒径进行分档；

步骤二、设计矿料级配：采用步骤一中选择的粗集料、细集料和矿粉，调整矿料中粗集料、细集料和矿粉的比例，设计3条不同粗细的合成级配，合成级配应满足两个条件：①、粗集料骨架分界筛孔的通过率应处于级配范围的中值+3％至中值-5％的区间内；②、矿粉的质量与粗集料、细集料和矿粉的总质量比为7～11:100；

步骤三、确定最佳级配：结合已建类似工程的SMA型沥青混合料的标准沥青用量，在沥青用量为5.5％～6.1％的范围内选择初试沥青用量，并采用步骤二中设计的3条合成级配分别成型马歇尔试件，然后测试体积指标以及低温拉伸应变，其试验方法为间接拉伸试验；级配选择方法为：以低温拉伸应变最大的级配作为最佳级配，同时最佳级配应满足骨架间隙率VCA_mix＜松装间隙率VCA_DRC，且矿料间隙率VMA≥16.5％的要求；

步骤四、选择试验沥青用量：以步骤三中选择的初试沥青用量为中值，并以0.3％为间隔向两边各取2个沥青用量，以此得到5个试验沥青用量；

步骤五、确定最佳沥青用量：根据步骤四中选择的沥青用量，并结合步骤三中确定的最佳级配，分别成型5组马歇尔试件，测试体积指标以及低温拉伸应变，依据测试出的5个空隙率，在3％～4.5％范围内选择一定值作为目标空隙率，保证目标空隙率上下至少各有2个空隙率；然后根据试验指标随沥青用量的变化情况按照以下方法计算最佳沥青用量：

(1)情况一：在选定的5个沥青用量下，若低温拉伸应变出现峰值，找到峰值所对应的沥青用量w1，然后找到目标空隙率对应的沥青用量w2，通过以下公式计算最佳沥青用量OAC：

OAC＝(w1×0.5)+(w2×0.5)；

(2)情况二：在选定的5个沥青用量下，若低温拉伸应变没有出现峰值，则找到最大值所对应的沥青用量w3，然后找到目标空隙率对应的沥青用量w2，通过以下公式计算最佳沥青用量OAC：

OAC＝(w3×0.3)+(w2×0.7)；

根据计算的最佳沥青用量，并结合步骤三中确定的最佳级配，成型马歇尔试件，检查相应于最佳沥青用量下试件的各项指标是否满足技术要求，所述技术要求为：空隙率VV为3％～4.5％、矿料间隙率VMA≥16.5％、沥青饱和度VFA为75％～85％；低温拉伸应变则根据工程所在地的气候分区确定，若处于冬严寒区或冬寒区，则大于5500με，若处于冬冷区或冬温区，则大于5000με；如设计结果不满足上述技术要求，则返回至步骤一重新选择原材料或步骤二重新设计矿料级配，然后再依次按步骤进行操作；

步骤六、性能验证：根据步骤五计算的最佳沥青用量，并结合步骤三中确定的最佳级配，成型试件，进行高温稳定性和水稳定性验证以及沥青用量合适性检验；高温稳定性通过车辙试验检验，指标为动稳定度，水稳定性通过冻融劈裂试验检验，指标为残留强度比，沥青用量合适性检验通过谢伦堡沥青析漏试验和肯塔堡飞散试验进行，指标分别为析漏损失和飞散损失，如果验证结果满足技术要求，则完成配合比设计，否则返回至步骤一重新选择原材料或步骤二重新设计矿料级配，然后再依次按步骤进行操作；所述技术要求为：残留强度比≥85％，析漏损失≤0.1％，飞散损失≤10％，动稳定度见下表；

表中所述夏炎热区为最热月的日最高气温的平均值＞30℃，夏热区为最热月的日最高气温的平均值在20～30℃之间，夏凉热区为最热月的日最高气温的平均值≤20℃，重交通为单条跑道设计年限内C类及以上机型的年平均起飞架次≥50000次，中交通为单条跑道设计年限内C类及以上机型的年平均起飞架次在15000～50000次之间，轻交通为单条跑道设计年限内C类及以上机型的年平均起飞架次≤15000次，抗高温性能增强区为沥青道面结构Ⅰ区和其他需要高温性能增强的场内区域。

2.根据权利要求1所述的一种抗低温开裂的SMA型机场沥青混合料配合比设计方法，其特征在于所述的纤维为聚酯纤维、聚丙烯腈纤维或木质素纤维。

3.根据权利要求1所述的一种抗低温开裂的SMA型机场沥青混合料配合比设计方法，其特征在于所述的外加剂为抗车辙剂、高模量剂和高粘剂中的一种或其中几种的混合物。