则为粗料含量；V(x)为矿料堆体积；Vjx)为粗料 部分的体积，即各档粗集料合成的毛体积；Vfa(x)为细料部分的体积，即细集料和填料合成 的毛体积；Va(x)为粗料颗粒间隙被细料颗粒填充后剩余的空隙，即合成料堆的矿料间隙体 积。考虑普遍意义，上述四个参数大小均与x有关。
[0046] 步骤2 :绘制合成矿料堆体积组成示意图，构建骨架空隙型和密实型（统称骨架 型）矿料模型。
[0047]
[0048]
[0049]
[0050] 式中：VMAa无沥青结合料时合成矿料堆的矿料间隙率，以小数计；V为粗料骨架间 隙率，以小数计；yfa细料部分毛体积相对密度，由细集料与填料的相对密度计算得到，无 量纲；丫。 3为粗料的合成毛体积相对密度，由各档粗集料的毛体积相对密度计算获得，无量 纲。Ysb(x)为合成矿料的毛体积相对密度，与粗细料掺配质量比有关，为变量，无量纲，其 中x为分界粒径的通过率，以小数计。
[0051 ] 步骤3 :建立撑拓系数概念与粗料间隙率增量方程
[0052] 悬浮密实型矿料是由骨架密实型矿料转化而来。当细料用量较多，x>X。时即形 成悬浮密实型矿料。跟骨架密实型相比，悬浮密实型合成矿料中粗颗粒减少，且被细颗粒撑 拓，撑拓的程度用撑拓系数kx表示。粗颗粒被细料颗粒撑拓后，粗颗粒之间的间隙情况仍 可用粗颗粒间隙率来表示，只是这时的粗料间隙率不再是嵌挤时的，而一定是增大了，假 设增大为^，则增大的（kx_l)VM部分是由增多的细料引起的，故可列出下列粗料间隙率 增量方程：
[0056] 式中：vfa为细料的间隙率，以小数计；x。为骨架密实型时细料的含量，即分界粒径 的临界通过率，以小数计。由式（3)得到。
[0053]
[0054]
[0055]
[0057] / ia. i a ca：
[0058] 骨架密实型矿料间隙率模型的另外一种形式为
[0059] (4)
[0060] 式中：vma。为骨架密实型矿料的矿料间隙率，以小数计。
[0061] 步骤4 :悬浮密实型矿料间隙率方程为
[0062]
[0063]
[0064]
[0065] 某沥青路面工程下面层AC-25的配合比设计。在AC-25的工程级配范围内拟定 了三条级配曲线，其级配信息见表1，合成粗料、细料yfa、粗料振实试验的骨架间隙率 、细料松装间隙率vfa，计算的分界筛孔（2.36mm)临界通过率以及预估的矿料间隙率结果 等见表2。
[0066] 表1集料筛分与合成级配表
[0067]
[0068]
[0069] 表2三条级配的基础信息及其矿料间隙率预估
[0070]
[0071] 由于三条级配在2. 36mm的通过率均小于临界通过率，因此均需要利用骨架间隙 型矿料模型（1)计算其矿料间隙率，以级配1为例说明表2中计算值的计算过程。
[0072] 将表2中级配1的四个实测值代入式（3)，得xQ= 0. 23,由于级配1在2. 36mm的 通过率为x= 0. 222〈xQ= 0. 230,因此级配1为骨架空隙型，选择式（1)，将x= 0. 222代 入计算，即到预估的矿料间隙率为〇. 123,即12.3%。
[0073] 由表2可知，矿料间隙率大小顺序为：级配3>级配2>级配1 ;而实际旋转压实试验 获得（空隙率为4 %时）级配1、级配2和级配3的矿料间隙率结果分别为11. 36 %，11. 68 % 和12.06%。可见，尽管预测值与实际值大小有偏差，但预测值的大小顺序跟实际值的完全 一致。
[0074] 根据骨架型和悬浮密实型模型绘制的矿料间隙率曲线如图2所示。具体是，按照 振实试验获得粗料，按照松装试验获得细料vfa，级配确定的情况下粗、细料合成毛体积 相对密度（即丫。 3与Yfa)均为已知，则可由式（3)获得x。，从而可绘制出矿料由骨架空隙 型、到骨架密实型和悬浮密实型的矿料间隙率曲线。
[0075] 该图准确的揭示了矿料间隙率随粗细料分界筛孔尺寸（2. 36mm)通过率的变化而 变化的真实趋势，该规律与已有某些文献统计分析得到的结论即"矿料间隙率随着2. 36_ 的通过率的增大而增大"相比更为准确；而且对于确定的粗料和细料级配，可给出整个合成 矿料级配的矿料间隙率随着2. 36mm通过率的增大而减小或增大的速率。
[0076] 上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范 围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不 需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
【主权项】
1. 一种沥青混合料矿料间隙率大小排序预估方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1:设定粗细料分界粒径，大于该分界粒径的各档粗集料统称为粗料，小于该分界 粒径的细集料和填料统称为细料，将整条矿料级配曲线看作由粗料与细料两部分组成； 步骤2 :通过试验分别获取粗料和细料的筛分曲线与合成毛体积相对密度，由下式计 算骨架密实型的分界粒径的细料含量，即临界通过率X(]:式中，Y。3为粗料的合成毛体积相对密度，无量纲；Yfa为细料的合成毛体积相对密度， 无量纲；Vra为粗料骨架间隙率，以小数计；Vfa为细料的间隙率； 步骤3 :根据级配设计时所拟定的各级配曲线的分界粒径的通过率X与临界通过率X。 的对比，判断级配类型，选用对应的公式，进行矿料间隙率的计算； 步骤4 :对计算的矿料间隙率依据大小进行排序，从而预测出各级配沥青混合料的矿 料间隙率大小顺序。2. 根据权利要求1所述的一种沥青混合料矿料间隙率大小排序预估方法，其特征在 于：步骤2中，所述粗料由各档粗集料混合得到，混合的质量比是依据粗料的S形级配曲线， 或依据最大密度法则所确定；所述细料由各档细集料和填料混合得到，混合的质量比是按 照确定粗料质量比的法则，或根据工程经验所确定。3. 根据权利要求1所述的一种沥青混合料矿料间隙率大小排序预估方法，其特征在 于：步骤2中，所述粗料骨架间隙率U安照振实试验获得，所述细料的间隙率Vfa按照不施 加外力击实的松装试验获得。4. 根据权利要求1所述的一种沥青混合料矿料间隙率大小排序预估方法，其特征在 于：步骤2中，所述粗料中无或有极少细料，所述细料中无或有极少小粒径粗料。5. 根据权利要求1所述的一种沥青混合料矿料间隙率大小排序预估方法，其特征在 于：步骤3中，当所述级配曲线的分界粒径的通过率小于所述临界通过率时，所述级配为骨 架空隙型结构；当所述级配曲线的分界粒径的通过率大于所述临界通过率时，所述级配为 悬浮密实型结构；当级配曲线的分界粒径的通过率等于临界通过率时，所述级配为密实型 结构。6. 根据权利要求5所述的一种沥青混合料矿料间隙率大小排序预估方法，其特征在 于：步骤3中，对于所述骨架空隙型矿料模型的矿料间隙率VMAa，通过下式获得：式中，Y。3为粗料的合成毛体积相对密度，由各档粗集料的毛体积相对密度计算获得， 无量纲；X为分界粒径的通过率。7. 根据权利要求5所述的一种沥青混合料矿料间隙率大小排序预估方法，其特征在 于：步骤3中，所述骨架空隙型矿料模型的矿料间隙率VMAa，通过下式获得：式中，Ysb(X)为合成矿料的毛体积相对密度，与粗细料掺配质量比有关，为变量，无量 纲。8. 根据权利要求5所述的一种沥青混合料矿料间隙率大小排序预估方法，其特征在 于：步骤3中，所述骨架密实型矿料模型的矿料间隙率VMAa。，通过下式获得： ^MAaOVfaVcao9. 根据权利要求5所述的一种沥青混合料矿料间隙率大小排序预估方法，其特征在 于：步骤3中，所述悬浮密实型矿料的矿料间隙率VMAa，通过下式获得：10. 根据权利要求5所述的一种沥青混合料矿料间隙率大小排序预估方法，其特征在 于：步骤3中，所述悬浮密实型矿料的矿料间隙率VMAa，通过下式获得：
【专利摘要】本发明涉及一种沥青混合料矿料间隙率大小排序预估方法。首先基于无沥青矿料建立了骨架空隙型、骨架密实型和悬浮密实型矿料间隙率的物理模型，并根据模型分析了无沥青矿料间隙率的变化规律；用压实沥青混合料的矿料间隙率试验结果验证了模型预测的大小顺序。利用该方法可避开通过马歇尔击实或旋转压实制件获得矿料间隙率大小顺序的麻烦，大大减少试验工作量，提高设计效率，并为沥青混合料级配优化设计提供了可行的理论与技术支撑。
【IPC分类】E01C7/18
【公开号】CN105040543
【申请号】CN201510325583
【发明人】刘树堂, 曹卫东, 葛智, 张惠勤, 迟朝明
【申请人】山东大学, 山东高速科技发展集团有限公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年6月12日