[发明专利]用于沙漠地区高温环境道路沥青混合料配合比的设计方法

说明书

本发明提供了一种用于沙漠地区高温干旱环境道路沥青混合料配合比的设计方法，步骤1，根据气候资料确定沥青胶结料的PG分级与性能试验；步骤2，矿物集料的选型和试验；步骤3，通过矿料筛分、SAC法关键筛孔计算、贝雷法级配检测确定初试级配与各档集料比例；步骤4，采用Superpave法设计沥青混合料性能指标进行检测；步骤5，目标配合比性能分析；步骤6，现场生产性试验，目标配合比验证，进行沥青混合料进行汉堡车辙试验和湿敏性评价，以及现场取芯试件集料抽提验证沥青混合料的目标配合比，完成沥青混合料的配合比设计。该设计对沙漠地区高温环境下的车辙病害有较强的针对性，可以起到预防早期车辙病害发生的作用，并且对沥青混合料设计对所设计出的沥青混合料配合比进行了论证。

技术领域

本发明涉及道路工程技术领域，具体为一种用于沙漠地区极端高温环境道路沥青混合料配合比的设计方法。

背景技术

近年来随着经济的发展，人们对旅游、自然资源的开发需求增加，促进了对交通基础设施大规模的建设，这也意味着在沙漠地区建设公路的需求在增加，但由于沙漠地区特殊的自然气候影响，在的建设过程中必然会遇到一系列问题。

沙漠地区沥青路面的主要问题表现为：夏天高气温和长时间的日照，使面层沥青混合料温度升高幅度很大，从而有可能引发高温稳定性不足，在车辆作用下易产生车辙，由于高温天气下黑色沥青对太阳辐射的吸收作用,沙漠地区路面温度将高出地面温度很多。

发明内容

本发明提供了一种用于沙漠地区高温环境道路沥青混合料配合比的设计方法，应用Superpave沥青混合料设计方法重点解决沙漠地区沥青路面高温车辙病害问题，同时深入研究Superpave沥青混合料配合比设计方法，优化出适用于沙漠地区的Superpave矿料级配组成，为沙漠地区高速公路应用Superpave沥青混合料设计方法提供可借鉴的经验。

本发明的技术方案是，一种用于沙漠地区高温环境道路沥青混合料配合比的设计方法，包括以下步骤：

步骤1a、根据路面温度场温度预估模型分别计算路面各结构层的特征最高温度与最低温度，并按照PG高温与低温性能等级进行选择和调整；

步骤1b、根据步骤1a确定的高温等级和底温等级，对沥青胶结料进行性能检测；

步骤2、选择矿物集料，将集料根据粒径进行分档，对集料的性能进行检测；

步骤3、对选定的集料进行筛分，确定各档集料的通过率，通过规划求解初步确定各档集料的比例，采用SAC法计算关键筛孔通过率，确定出设计级配；采用贝雷法对设计级配结构进行检测，优化调整出级配和用料比例；

步骤4a、根据步骤2、步骤3的试验结果，采用Superpave法进行初选沥青胶结料用量的预估，确定初试级配沥青用量；

步骤4b、根据初试级配和预估沥青胶结料结果，采用预估沥青用量按0.5％的间距取5个不同沥青用量分别进行矿料拌合，在设计旋转压实次数条件下产生4％空隙率的沥青用量，根据Superpave的设计要求，至少选择四种胶结料含量进行最佳沥青用量的确定，然后对成型试件进行相关试验，测试试件的％G_mm@N_des、VFA、VMA、％G_mm@N_ini以及粉胶比，根据实测的试验数据和标准要求确定最佳沥青用量；

步骤4c、根据步骤4b中得到的不同沥青用量下沥青混合料的各项指标与沥青用量的关系，绘制出关系图；由沥青用量与孔隙率关系图可得到孔隙率为4％时的沥青用量，然后根据得到的沥青用量在各关系图中确定在该沥青用量下的％G_mm@N_des、VFA、VMA、％G_mm@N_ini以及粉胶比的值，检测所得各项指标是否符合规范，若均满足则该沥青用量为最佳沥青用量；

步骤5a、根据确定的初试级配和最佳沥青用量，对沥青混合料进行拌和，用Superpave法的旋转压实法，成型两组试件，一组采用设计压实次数N_des进行压实，另一组采用最大压实次数N_max进行压实。