本发明属于沥青路面
技术领域：
，具体涉及一种高摩阻沥青混合料的配合比设计方法。
背景技术：
：随着我国高速公路事业的迅猛发展，所面临的交通事故的威胁也越来越多，而影响路面交通事故的重要因素就是路面的抗滑性能。良好的路面抗滑性能可以降低交通事故的发生，控制路面抗滑性能是减少交通事故发生的最直接、最有效的方法。然而，我国沥青混合料配合比设计过程中没有针对沥青混合料面层的抗滑性能进行考虑，从而导致很多高速公路在长期使用后抗滑能力不足，增加交通事故隐患。因此，有必要发明一种基于理论计算的高摩阻沥青混合料配合比设计方法。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种高摩阻沥青混合料的配合比设计方法。该方法通过构造深度预估模型对沥青混合料的抗滑性能进行预估，较传统方法具有更强的目的性，更易保证设计出的沥青混合料具有良好的抗滑性能。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高摩阻沥青混合料的配合比设计方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、根据道路材料的实际工程要求，确定待设计的高摩阻沥青混合料的构造深度；步骤二、选取caat≥7100mm、q≤15％且粒径大于2.36mm的粗集料作为抗滑性能优良的粗集料，所述caat为粗集料的表面形态特征综合指标，caat＝0.5*ai+10*tr，ai为粗集料的棱角性指标，tr为粗集料的表面纹理指标，ai和tr的单位均为mm，ai和tr均通过利用aims集料成像系统对粗集料进行图像扫描的方法测得；所述q为粗集料的磨耗值，q通过洛杉矶磨耗试验方法测得；步骤三、按照公路沥青路面施工技术规范的要求设计高摩阻沥青混合料的级配，然后按照该级配将步骤二中所选取的抗滑性能优良的粗集料和机制砂以及矿粉进行掺配，得到矿料；步骤四、根据沥青混合料抗滑性能预估模型预估在步骤三中所设计的级配条件下的沥青混合料的构造深度；若在该级配设计条件下所预估的沥青混合料的构造深度满足道路材料实际工程要求，则采用马歇尔试验确定矿料在级配设计条件下的沥青最佳用量，然后按照该用量掺配矿料和沥青，得到沥青混合料；否则，返回步骤三重新设计高摩阻沥青混合料的级配，并按照重新设计的级配制备矿料；所述沥青混合料抗滑性能预估模型为：etd＝0.0793ms-0.0108p4.75+0.0687cc-0.0098cu；其中，etd为预估的沥青混合料的构造深度，单位为mm；ms为沥青混合料中矿料的最大公称粒径，单位为mm；p4.75为沥青混合料中矿料的4.75mm筛孔通过率；cc为曲率系数，cc＝(d30)2/(d10*d60)，cu为均匀系数，cu＝d60/d10，d10为沥青混合料中矿料在通过率为10％条件下对应的筛孔尺寸，单位为mm；d30为沥青混合料中矿料在通过率为30％条件下对应的筛孔尺寸，单位为mm；d60为沥青混合料中矿料在通过率为60％条件下对应的筛孔尺寸，单位为mm；步骤五、对步骤四中所制备的沥青混合料进行室内长期抗滑性能试验，若经室内长期抗滑性能试验后的沥青混合料满足：摆值大于50，且构造深度大于0.7mm，则进入步骤六；否则，返回步骤三重新设计高摩阻沥青混合料的级配，并按照重新设计的级配制备矿料；步骤六、对步骤四中所制备的沥青混合料进行路用性能试验，若路用性能试验结果符合公路沥青路面施工技术规范要求，则得到摆值bpn大于70、构造深度满足道路材料实际工程要求的高摩阻沥青混合料；否则，采用更高等级的沥青制备矿料，直至沥青混合料的路用性能满足公路沥青路面施工技术规范要求。上述的一种高摩阻沥青混合料的配合比设计方法，其特征在于，步骤一中待设计的高摩阻沥青混合料的构造深度不小于1.0mm。上述的一种高摩阻沥青混合料的配合比设计方法，其特征在于，步骤五中对沥青混合料进行室内长期抗滑性能试验的设备为磨耗仪，具体试验过程为：对沥青混合料进行15万次加载，每次施加0.7mpa标准轴载，然后测定加载后沥青混合料的摆值和构造深度。上述的一种高摩阻沥青混合料的配合比设计方法，其特征在于，步骤六中所述路用性能试验包括高温车辙试验、低温小梁弯曲试验和浸水马歇尔试验。本发明与现有技术相比具有以下优点：1、本发明提供的设计方法，充分考虑了沥青混合料的抗滑性能，同时也兼顾了其他路用性能，提出了完整的设计程序，可重复性高，能成功地应用于实体工程。2、本发明提供的设计方法通过构造深度预估模型对沥青混合料的抗滑性能进行预估，较传统方法具有更强的目的性，更易保证设计出的沥青混合料具有良好的抗滑性能。下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。具体实施方式本发明所述的一种高摩阻沥青混合料配合比设计方法，高温车辙试验、低温小梁弯曲试验、浸水马歇尔试验均为本领域常规试验。其中高温车辙试验依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(jtge20-2011)中的t0719-2011进行测试，低温小梁弯曲试验依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(jtge20-2011)中的t0715-2011进行测试，浸水马歇尔试验依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(jtge20-2011)中的t0730-2011进行测试。实施例1本实施例高摩阻沥青混合料的配合比设计方法包括以下步骤：步骤一、根据道路材料的实际工程要求，确定待设计的高摩阻沥青混合料的构造深度；本实施例中，道路材料的实际工程要求待设计的高摩阻沥青混合料的构造深度不小于1.0mm；步骤二、选取caat≥7100mm、q≤15％且粒径大于2.36mm的粗集料作为抗滑性能优良的粗集料，所述caat为粗集料的表面形态特征综合指标，caat＝0.5*ai+10*tr，ai为粗集料的棱角性指标，tr为粗集料的表面纹理指标，ai和tr的单位均为mm，ai和tr均通过利用aims集料成像系统对粗集料进行图像扫描的方法测得；所述q为粗集料的磨耗值，q通过洛杉矶磨耗试验方法测得；本实施例中，粗集料检测结果如表1所示。表1集料的主要技术指标试验项目单位试验结果试验标准试验方法石料压碎值％14.75≤25t0316－2005坚固性％0.3≤12t0314－2000石料磨光值-43≥39t0321－2005洛杉矶磨耗值％12.72≤15t0317－2005aimm2213.5≥2100-trmm635.4≥200-caatmm7460.7≥7100-步骤三、按照公路沥青路面施工技术规范的要求设计高摩阻沥青混合料的级配，然后按照该级配掺配步骤二中所述抗滑性能优良的粗集料和机制砂以及矿粉得到矿料；本实施例中，高摩阻沥青混合料的级配如表2所示。表2高摩阻沥青混合料的级配筛孔(mm)1613.29.54.752.361.180.60.30.150.075通过率(％)1009554.828.028.019.814.110.07.15.0步骤四、根据沥青混合料抗滑性能预估模型评估步骤三中所述级配设计条件下沥青混合料的构造深度，若所述级配设计条件下沥青混合料的构造深度满足道路材料实际工程要求，则采用马歇尔试验确定矿料在级配设计条件下的沥青最佳用量，然后按照该用量掺配矿料和沥青，得到沥青混合料；否则，返回步骤三重新设计高摩阻沥青混合料的级配，并按照重新设计的级配制备矿料，直至在该级配条件下制成的矿料的构造深度满足道路材料实际工程要求，然后采用马歇尔试验确定矿料在该级配设计条件下的沥青最佳用量，之后按照该用量掺配矿料和沥青，得到沥青混合料；所述沥青混合料抗滑性能预估模型为：etd＝0.0793ms-0.0108p4.75+0.0687cc-0.0098cu；其中，etd为预估的沥青混合料的构造深度，单位为mm；ms为沥青混合料中矿料的最大公称粒径，单位为mm；p4.75为沥青混合料中矿料的4.75mm筛孔通过率；cc为曲率系数，cc＝(d30)2/(d10*d60)，cu为均匀系数，cu＝d60/d10，d10为沥青混合料中矿料在通过率为10％条件下对应的筛孔尺寸，单位为mm；d30为沥青混合料中矿料在通过率为30％条件下对应的筛孔尺寸，单位为mm；d60为沥青混合料中矿料在通过率为60％条件下对应的筛孔尺寸，单位为mm；本实施例中，计算用各参数分别是：ms为16mm，p4.75为28.0％，cc为23.75，cu为95，预估构造深度为1.67mm(预估构造深度大于1.0mm)，最佳沥青用量为5.0％。步骤五、对步骤四中所制备的沥青混合料进行室内长期抗滑性能试验，若经室内长期抗滑性能试验后的沥青混合料的构造深度满足摆值不小于50bpn、构造深度不小于0.70mm的标准要求，则进入步骤六；否则，返回步骤三重新设计高摩阻沥青混合料的级配，并按照该级配制备矿料；本实施例中，对沥青混合料进行室内长期抗滑性能试验的设备为磨耗仪，具体试验过程为：对沥青混合料进行15万次加载，每次施加0.7mpa标准轴载，然后测定加载后沥青混合料的摆值和构造深度。本实施例采用磨耗仪对沥青混合料制作的车辙板进行长期磨耗试验，测定在0.7mpa标准轴载作用15万次后车辙板的摆值和构造深度，摆值为57bpn，构造深度为0.76mm，结果满足摆值不小于50bpn，构造深度不小于0.70mm的标准要求；步骤六、对步骤四中所制备的沥青混合料进行路用性能试验，路用性能试验包括高温车辙试验、低温小梁弯曲试验和浸水马歇尔试验，若路用性能试验结果公路沥青路面施工技术规范要求，则得到摆值bpn大于70，构造深度满足步骤一设计要求的高摩阻沥青混合料；否则，采用更高等级的沥青制备矿料，直至沥青混合料的路用性能满足公路沥青路面施工技术规范要求。沥青混合料路用性能试验结果如表3所示。表3沥青混合料路用性能试验结果路用性能试验项目单位试验结果试验标准试验标准车辙试验结果次/mm5575≥3000t0719-2011冻融劈裂强度比％94.27≥80t0716-2011低温弯曲破坏应变-4305≥2500t0715-2011经过本实施例确定的高摩阻沥青混合料的配合比如表4所示。表4实施例1确定的高摩阻沥青混合料的配合比(油石比5.0％)实施例2本实施例高摩阻沥青混合料的配合比设计方法包括以下步骤：步骤一、根据道路材料的实际工程要求，确定待设计的高摩阻沥青混合料的构造深度；本实施例中，道路材料的实际工程要求待设计的高摩阻沥青混合料的构造深度不小于1.0mm；步骤二、选取caat≥7100mm、q≤15％且粒径大于2.36mm的粗集料作为抗滑性能优良的粗集料，所述caat为粗集料的表面形态特征综合指标，caat＝0.5*ai+10*tr，ai为粗集料的棱角性指标，tr为粗集料的表面纹理指标，ai和tr的单位均为mm，ai和tr均通过利用aims集料成像系统对粗集料进行图像扫描的方法测得；所述q为粗集料的磨耗值，q通过洛杉矶磨耗试验方法测得；本实施例中，粗集料检测结果如表5所示。表5集料的主要技术指标试验项目单位试验结果试验标准试验方法石料压碎值％15.35≤25t0316－2005洛杉矶磨耗值％13.42≤15t0317－2005坚固性％0.4≤12t0314－2000石料磨光值－44≥39t0321－2005aimm2178.2≥2100－trmm620.2≥200－caat值mm7291.1≥7100－步骤三、按照公路沥青路面施工技术规范的要求设计高摩阻沥青混合料的级配，然后按照该级配将步骤二中所述抗滑性能优良的粗集料和机制砂以及矿粉掺配得到矿料；本实施例中，高摩阻沥青混合料的级配如表6所示。表6高摩阻沥青混合料的级配筛孔(mm)1613.29.54.752.361.180.60.30.150.075通过率(％)10095.060.040.020.018.015.010.09.08.0步骤四、根据沥青混合料抗滑性能预估模型评估在步骤三中所述级配设计条件下沥青混合料的构造深度，若所述级配设计条件下沥青混合料的构造深度满足道路材料实际工程要求，则采用马歇尔试验确定矿料在级配设计条件下的沥青最佳用量，然后按照该用量掺配矿料和沥青，得到沥青混合料；否则，返回步骤三重新设计高摩阻沥青混合料的级配，并按照该级配制备矿料；直至在该级配条件下制成的矿料的构造深度满足道路材料实际工程要求，然后采用马歇尔试验确定矿料在该级配设计条件下的沥青最佳用量，之后按照该用量掺配矿料和沥青，得到沥青混合料；所述沥青混合料抗滑性能预估模型为：etd＝0.0793ms-0.0108p4.75+0.0687cc-0.0098cu；其中，etd为预估的沥青混合料的构造深度，单位为mm；ms为沥青混合料中矿料的最大公称粒径，单位为mm；p4.75为沥青混合料中矿料的4.75mm筛孔通过率；cc为曲率系数，cc＝(d30)2/(d10*d60)，cu为均匀系数，cu＝d60/d10，d10为沥青混合料中矿料在通过率为10％条件下对应的筛孔尺寸，单位为mm；d30为沥青混合料中矿料在通过率为30％条件下对应的筛孔尺寸，单位为mm；d60为沥青混合料中矿料在通过率为60％条件下对应的筛孔尺寸，单位为mm；本实施例中计算用参数分别是：ms为16mm，p4.75为40.0％，cc为4.43；cu为31.67，预估构造深度为0.83mm。本实施例中，预估构造深度小于1.0mm，不满足要求。故需返回步骤三，重新设计级配，按行业经验，本实施例通过减小4.75mm筛孔的通过率来调整级配，调整后的级配如表7所示。表7级配对应筛孔的通过率筛孔(mm)1613.29.54.752.361.180.60.30.150.075通过率(％)100.095.060.023.020.018.015.010.09.08.0本实施例中调整级配后的计算用参数分别是：ms为16mm；p4.75为23.0％，cc为7.92；cu为31.67，预估构造深度为1.25mm。满足要求，因此采用马歇尔试验确定矿料在该级配设计条件下的沥青最佳用量为5.1％；步骤五、对步骤四中所制备的沥青混合料进行室内长期抗滑性能试验，若经室内长期抗滑性能试验后的沥青混合料的构造深度满足摆值大于50，构造深度大于0.7mm，则进入步骤六；否则，返回步骤三重新设计高摩阻沥青混合料的级配，并按照重新设计的级配制备矿料；本实施例中，对沥青混合料进行室内长期抗滑性能试验的设备为磨耗仪，具体试验过程为：对沥青混合料进行15万次加载，每次施加0.7mpa标准轴载，然后测定加载后沥青混合料的摆值和构造深度。本实施例采用磨耗仪对沥青混合料制作的车辙板进行长期磨耗试验，测定在0.7mpa标准轴载作用15万次后车辙板的摆值和构造深度，摆值为57bpn，构造深度为0.76mm，结果满足摆值不小于50bpn，构造深度不小于0.70mm的标准要求；步骤六、对步骤四中所制备的沥青混合料进行路用性能试验，路用性能试验包括高温车辙试验、低温小梁弯曲试验和浸水马歇尔试验，若路用性能试验结果公路沥青路面施工技术规范要求，则得到摆值bpn大于70，构造深度满足设计要求的高摩阻沥青混合料；否则，采用更高等级的沥青制备矿料，直至沥青混合料的路用性能满足公路沥青路面施工技术规范要求。沥青混合料路用性能试验结果如表8所示。表8沥青混合料路用性能试验结果路用性能试验项目单位试验结果试验标准试验标准车辙试验结果次/mm5400≥3000t0719-2011冻融劈裂强度比％95.2≥80t0716-2011低温弯曲破坏应变4530≥2500t0715-2011经过本实施例确定的高摩阻沥青混合料的配合比如表9所示。表9实施例2确定的高摩阻沥青混合料的配合比(油石比5.1％)筛孔(mm)1613.29.54.752.361.180.60.30.150.075通过率(％)100.095.060.023.020.018.015.010.09.08.0以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。当前第1页12