[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

说明书

一种抗低温开裂的SMA型机场沥青混合料配合比设计方法，它涉及一种SMA型机场沥青混合料配合比设计方法。本发明的目的是要解决现有方法无法实现通过沥青混合料的配合比设计来针对性控制道面低温开裂的目标的问题。方法：步骤一、选择原材料；步骤二、设计矿料级配；步骤三、确定最佳级配；步骤四、选择试验沥青用量；步骤五：确定最佳沥青用量；步骤六、性能验证。本发明采用的间接拉伸试验仅需要马歇尔试件，且在后期不需要进行低温性能检验，从而缩短了设计周期与试验量，提高了工程效率。本发明可获得一种抗低温开裂的SMA型机场沥青混合料配合比设计方法。

技术领域

本发明涉及一种SMA型机场沥青混合料配合比设计方法。

背景技术

沥青混凝土道面具有表面平整度高、行驶过程振动小、维修养护便捷等优点，从而逐渐成为民航领域主要的机场道面结构形式，其中道面上面层普遍采用沥青玛蹄脂碎石(Stone Matrix Asphalt,SMA)。目前，上面层温缩裂缝是最常见的沥青道面开裂破坏形式，其是由于温度骤降时，曝露在大气中的沥青道面表面发生着剧烈的热对流现象，诱发道表产生收缩，这种变形会受到相邻结构层的约束作用，导致沥青道面面层产生温度应力，当温度应力超过了沥青混凝土的极限抗拉强度时，沥青道面将发生开裂，进而产生温度收缩裂缝。温缩裂缝不仅影响道面结构的使用性能，而且在荷载与水等因素的持续作用下将诱发严重的次生病害导致道面发生结构性破坏。因此，上面层SMA混合料的抗低温开裂性能对于道面结构整体的耐久性至关重要。

然而，当前SMA混合料配合比设计采用的马歇尔试验并没有考虑材料的低温性能。该方法主要通过矿料间隙率VMA、空隙率VV等体积指标进行级配选择与沥青用量计算，性能指标则仅考虑马歇尔稳定度和流值，但这两个指标均属于高温条件下的力学指标，无法反映沥青混合料的抗低温开裂特性。而在配合比设计结束之后，才会使用小梁弯曲试验对混合料低温性能进行检验。因此，该方法无法实现通过沥青混合料的配合比设计来针对性控制道面低温开裂的目标。

发明内容

本发明的目的是要解决现有方法无法实现通过沥青混合料的配合比设计来针对性控制道面低温开裂的目标的问题，而提供一种抗低温开裂的SMA型机场沥青混合料配合比设计方法。

一种抗低温开裂的SMA型机场沥青混合料配合比设计方法，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：