[發明專利]一種嵌鎖式大粒徑瀝青穩定碎石及其制備方法

在審

• 申請號: 201811613273.8
• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN109721285A
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發明（設計）人: 李遂生;索智;劉文娟;金珊珊;張瑞;穆立坤;羅亮;閆強
• 申請（專利權）人: 北京建筑大學
• 主分類號: C04B26/26
• 分類號: C04B26/26;G01N1/28;G01N1/38;G01N1/44;G01N3/18
• 代理公司: 北京馳納智財知識產權代理事務所(普通合伙) 11367
• 代理人: 劉娟

本發明涉及一種嵌鎖式大粒徑瀝青穩定碎石，包括集料，礦粉和瀝青，所述各組分的質量配合比為：集料80%?93%，礦粉5%?10%，瀝青1%?9%。還涉及一種嵌鎖式大粒徑瀝青穩定碎石的制備方法以及低溫抗裂性能測試方法，制備方法：將瀝青、集料和礦粉在一定溫度下進行拌和；高溫抗裂性能測試方法：應變能作為性能指標。本發明提供的嵌鎖式大粒徑瀝青穩定碎石，能夠提升傳統柔性道路結構瀝青層材料ATB系列的高溫穩定性，低溫抗裂性以及水穩定性，增加抵御道路病害的能力。

技術領域

本發明涉及公路建設領域，具體涉及一種嵌鎖式大粒徑瀝青穩定碎石及其制備方法。

背景技術

我國主要使用的路面結構為瀝青面層和半剛性基層，這種施工方法強調將瀝青路面做薄、做好防水工作即可，可以大大降低公路的造價。但是隨著國家的發展，交通量及車輛荷載的增加，其結構本身的缺點暴露了出來。如應力過渡不均，面層承載力不足導致的車轍、裂縫等問題，以及半剛性基層的的瀝青路面中早期的水破壞問題等。這些病害對國家財政造成了很大的負擔。因此我們急需一種新型的瀝青混合料，使其不僅能夠解決應力過度不均的問題同時還能解決半剛性基層的水破壞問題。

使用柔性基層如級配碎石或者瀝青穩定碎石可以很好的解決以上問題，但是密級配瀝青穩定碎石(ATB)的級配分類屬于骨架懸浮結構，作為基層其承載能力不是特別突出。于是轉向了大粒徑瀝青穩定碎石基層(ATSM)的開發。

實踐表明：瀝青混合料的級配設計可以解決重載交通問題，因為級配設計會極大的影響瀝青混合料的力學性能以及路用性能。其中最著名的是Fulller公式，該公式是由美國學者Fuller根據最大密度理論提出的公式。Fuller公式雖然可以準確的計算各個篩孔的通過量。但是由于其冪指數過高，使得細集料占比高而無法滿足重載交通的需求。

在2002年伊利諾伊州交通部的貝雷發表了論文，提出了一種全新的級配設計方法被稱為貝雷法。其主要原理為利用粗集料形成一定的骨架結構，是設計的瀝青混合料由良好的抗高溫永久變形的能力。再調整粗細集料的比例獲得適宜的VMA值，來保證設計的瀝青混合料具有優良的耐久性。但是其使用的篩孔是最大粒徑的0.22倍與標準篩孔不同，導致計算的級配曲線與現實存在很大的誤差。而且貝雷法的設計步驟及其繁瑣，計算和驗證過程都需要相應的計算機程序和試驗規程完成。

國內的研究人員如張肖寧教授發表了粗集料孔隙填充法(CAVF)，其基本思路是將粗集料的表觀密度和緊致密度計算后作為粗集料的孔隙體積，減去設計所需的空隙，剩下的空隙均被細集料、填料所完全填充。但是該方法有兩大缺點，第一點是該方法沒有明確緊致密度的實驗方法，干搗法和馬歇爾擊實法這兩種方法得到的緊致密度是不一樣的。第二點是在實際的混合料中集料不會以表觀密度狀態進行接觸，同時集料也會吸收一部分的瀝青。所以，CAVF法僅僅適用于檢驗礦物集料是否符合骨架密實的設計結構。

SAC級配設計方法是沙慶林院士在1988年提出的斷級配設計方法，也是我國自主研發的一種級配設計方法。其主要設計原理是用粗集料相互嵌合形成骨架，然后用細集料以及填料填充粗集料的孔隙。從而實現瀝青混合料具有高溫抗變形、抗車轍、不易水破壞、空隙率小等等優點。在計算設計中，用一條粗集料的級配曲線和一條細集料的級配曲線擬合成一條完整的設計曲線。該方法相比于貝雷法、SUP法有一個有點就是可以用固定的公式來求解各篩孔的通過率，同時不需要花費大量的時間來做實驗來得出經驗性的級配曲線，這樣不僅省時又省力。因此SAC級配設計方法在國內的應用廣泛。

我國還有一些研究人員從例子干涉理論、逐級填充理論、最大密度理論入手，對某種集料進行級配設計，但是其設計方法過于復雜僅僅適用于實驗研究而不是具有普遍意義，例如基于一直分布理論的均勻設計法，該方法可以考慮到多因素的影響但是其計算過程非常繁瑣，對于實際道路工程沒有指導意義。

發明內容