本發明專利技術提供了一種考慮多變量組合的常溫再生混合料設計方法，涉及道路工程技術領域。本發明專利技術首先根據道路現場信息及路面結構設計要求，確定出常溫再生混合料室內性能要求；然后對舊瀝青路面回收料取樣與分析，對常溫再生混合料級配進行設計，并確定出最佳含水率；之后，以室內壓實功、乳化瀝青用量以及室內二次擊實溫度為設計變量，借助“性能?設計變量”諾謨圖，初選室內多變量組合方案；最后進行驗證，直到滿足性能標準為止。本發明專利技術同時考慮“壓實功”、“二次擊實溫度”以及“乳化瀝青用量”多變量組合設計常溫再生混合料性能，該方法更多的考慮了現場實際信息，充分發揮了常溫再生混合料的潛在價值，使其設計更加科學合理，顯著提高了性能。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及道路工程，尤其涉及一種考慮多變量組合的常溫再生混合料設計方法。
技術介紹
1、常溫再生混合料組成包括乳化(或泡沫)瀝青、舊瀝青、新舊集料、水、水泥等，其中乳化瀝青中又包括乳化劑、基質瀝青、鹽酸等，室內常溫再生混合料設計過程就是將上述不同材料按照一定比例組合，然后在一定工藝下進行拌合，對拌制出的混合料進行室內試件成型，并使其滿足使用性能的要求。再生技術應用以來，國內外道路工作和科研人員相繼提出過很多常溫再生混合料設計方法。由于常溫再生混合料兼具熱拌瀝青混合料和水穩材料的特點，所以這些設計方法大多是在已有熱拌瀝青混合料和半剛性基層材料設計的基礎上改進而來。一套完整的常溫再生混合料設計方法包含如下幾個步驟：
2、①對路面回收舊料做性能評價，通常是對路面銑刨料進行抽提試驗，抽提后得到舊瀝青和集料，然后對舊瀝青和礦料進行性能測試評估。
3、②常溫再生混合料級配設計，確定不同檔舊料、新集料及水泥等合適的摻配比例，以使路面回收舊料滿足常溫再生混合料級配要求。
4、③最佳乳化(泡沫)瀝青用量、最佳含水率的確定，按照一定技術要求，確定出常溫再生混合料的最佳瀝青用量以及最佳含水量。
5、④常溫再生混合料拌合工藝的確定，不同比例摻配的材料按照一定工藝進行拌合，其目的是保證拌制出的常溫再生混合料裹覆均勻。
6、⑤最后，常溫再生混合料室內試件成型及性能驗證，按照一定試件成型方法，包括馬歇爾方法、靜壓方法、旋轉壓實方法、垂直振動法等室內成型并養生試件，然后對試件性能進行驗證。
7、迄今為止，針對乳化(泡沫)瀝青常溫再生混合料設計方法，國際上還沒有哪個國家形成廣泛認可的方法。通過梳理常溫再生混合料設計方法的發展脈絡，從最早開始借鑒瀝青混合料及半剛性基層材料方法所提出的修正馬歇爾設計方法，到采用揉搓方式成型的hveem方法、修正的superpave設計方法，再到考慮現代施工水平和重交通狀況的vvtm方法以及考慮“二次熱壓實”過程的室內試件成型方法，可以看出常溫再生混合料設計方法的發展進程均是試圖模擬或接近常溫再生路面的真實情況，以期使室內設計方法更加科學合理。但現有的國內外常溫再生混合料設計方法，仍然沒有真正實現室內與現場實際施工情況的關聯，以往的設計方法中并沒有考慮不同地區施工條件、氣候溫度變化以及不同層位現場實際壓實狀況的影響，以致設計出的常溫再生混合料性能與實際路面性能相差甚遠，這也可能是關于常溫再生混合料設計方法的選擇，在不同國家乃至不同研究機構很難達成統一的重要原因之一。與此同時，常溫再生混合料的應用層位普遍偏低，常被用于道路路基、基層回填材料或者高速公路低層位、低等級公路等，主要的原因是按照現有設計方法設計出的常溫再生混合料的性能偏低，較難實現更高層位應用的性能需求。盡管眾多的常溫再生混合料設計方法也一直在努力嘗試讓混合料設計更加科學，但由于沒有真正意識到現場常溫再生層客觀存在的“冷、熱”兩次壓實過程，設計過程中過多的依賴以往設計經驗，主要是通過集料級配設計、確定最佳乳化瀝青用量和最佳含水率，最后通過混合料性能試驗來完成設計工作，沒有考慮壓實功、擊實溫度以及乳化瀝青用量等設計變量綜合作用對混合料性能所帶來的變化，沒有充分激發出舊料的潛在性能價值，從而導致常溫再生混合料性能較難提升，只能夠將其應用于較低層位或者低等級道路。
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術的目的在于提供一種考慮多變量組合的常溫再生混合料設計方法。本專利技術考慮常溫再生層“二次熱壓實”過程，以及不同地區施工條件、氣候溫度變化以及不同層位現場壓實狀況，同時考慮“壓實功”、“擊實溫度”以及“乳化瀝青用量”多變量組合設計常溫再生混合料性能，建立了基于現場實際情況的高層位常溫再生混合料設計新方法。
2、為了實現上述專利技術目的，本專利技術提供以下技術方案：
3、本專利技術提供了一種考慮多變量組合的常溫再生混合料設計方法，包括以下步驟：
4、(1)采集道路現場信息，制定乳化瀝青常溫再生混合料設計標準；所述道路現場信息包括交通設計參數、環境設計參數和常溫再生層應用層位，所述乳化瀝青常溫再生混合料設計標準包括高溫性能、低溫性能、疲勞性能、抗拉性能、水穩定性能和空隙率設計標準；
5、(2)對舊瀝青路面回收料取樣分析，根據經驗初選乳化瀝青常溫再生混合料級配曲線，并計算合成級配分形維數d、粗集料級配分形維數dc，基于所述合成級配分形維數d、粗集料級配分形維數dc對乳化瀝青常溫再生混合料進行性能預估，所述性能預估中的性能包括干劈裂強度rt、凍融劈裂強度比tsr、動穩定度ds和最大彎拉應變bε，若所述性能滿足要求則對乳化瀝青常溫再生混合料抽提進行假骨料檢驗，若不滿足要求則重新調整級配曲線，直到滿足要求為止；當所述假骨料檢驗中抽提前后級配變化率方差dv≤85或者抽提前后級配變化值va≤3.6時，設計得到乳化瀝青常溫再生混合料級配曲線，確定出不同檔集料的比例；根據確定出的不同檔集料的比例配制合成礦料，對所述合成礦料進行擊實試驗，獲得最佳含水率；
6、(3)以乳化瀝青用量、室內二次擊實溫度以及二次擊實次數為室內設計變量，通過變換室內不同設計變量組合，使得按照步驟(2)中確定出的不同檔集料的比例及最佳含水率拌合而成的混合料性能達到步驟(1)中乳化瀝青常溫再生混合料設計標準，得到初擬設計變量組合方案；
7、(4)對(3)中初擬設計變量組合方案進行性能驗證，若各項性能均滿足步驟(1)中乳化瀝青常溫再生混合料設計標準，則該設計變量組合方案定為可行性方案。
8、優選地，所述步驟(1)中交通設計參數包括交通量、軸載譜和輪胎接地壓力，所述環境設計參數包括地下水位、歷年降水、歷年氣溫情況、歷史極端高溫、歷史極端低溫情況以及施工期間的大氣情況。
9、優選地，所述步驟(2)中的取樣分析參照《公路工程集料試驗規程》。
10、優選地，所述步驟(2)中預估采用分形維數常溫再生混合料性能預估方程進行，所述分形維數常溫再生混合料性能預估方程如下：
11、rt＝3.03-0.1098d-0.7559dc
12、tsr＝-92.58+60.96d+9.483dc
13、ds＝(6.865e+04)-(1.976e+04)d-6056dc
14、bε＝(-1.926e+04)+(1.017e+04)d-1149dc，
15、其中，rt的單位為mpa；tsr的單位為％；ds的單位為次·mm-1；bε的單位為με。
16、優選地，所述步驟(2)中當dv和va不滿足dv≤85或va≤3.6要求時，將乳化瀝青常溫再生混合料級配曲線靠近下限進行調整或者采用15～25mm檔碎石進行級配調整，然后重新進行性能預估以及假骨料檢驗，直到滿足要求為止。
17、優選地，所述步驟(3)中變換室內不同設計變量組合包括：當固定乳化瀝青用量時，變換室內二次擊實溫度和二次擊實次數；當固定室內二次擊實次數時，本文檔來自技高網
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【技術保護點】
1.一種考慮多變量組合的常溫再生混合料設計方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)中交通設計參數包括交通量、軸載譜和輪胎接地壓力，所述環境設計參數包括地下水位、歷年降水、歷年氣溫情況、歷史極端高溫、歷史極端低溫情況以及施工期間的大氣情況。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)中的取樣分析參照《公路工程集料試驗規程》。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)中預估采用分形維數常溫再生混合料性能預估方程進行，所述分形維數常溫再生混合料性能預估方程如下：
5.根據權利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)中當DV和Va不滿足DV≤85或Va≤3.6要求時，將乳化瀝青常溫再生混合料級配曲線靠近下限進行調整或者采用15～25mm檔碎石進行級配調整，然后重新進行性能預估以及假骨料檢驗，直到滿足要求為止。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)中變換室內不同設計變量組合包括：當固定乳化瀝青用量時，變換室內二次擊實溫度和二次擊實次數；當固定室內二次擊實次數時，變換室內二次擊實溫度及乳化瀝青用量。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(4)中若初擬設計變量組合方案有部分性能不能滿足所述乳化瀝青常溫再生混合料設計標準，則調節室內二次擊實次數、乳化瀝青用量進行性能改善，若通過調節還是不能滿足所述乳化瀝青常溫再生混合料設計標準，則通過更換原材料重新進行級配設計，或者通過改變乳化瀝青類型或添加外摻劑改善常溫再生混合料路用性能，或者對路面結構重新設計。
8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(4)中可行性方案為多個方案時，根據實際施工時的具體施工條件進一步選擇。
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【技術特征摘要】
1.一種考慮多變量組合的常溫再生混合料設計方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)中交通設計參數包括交通量、軸載譜和輪胎接地壓力，所述環境設計參數包括地下水位、歷年降水、歷年氣溫情況、歷史極端高溫、歷史極端低溫情況以及施工期間的大氣情況。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)中的取樣分析參照《公路工程集料試驗規程》。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)中預估采用分形維數常溫再生混合料性能預估方程進行，所述分形維數常溫再生混合料性能預估方程如下：
5.根據權利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)中當dv和va不滿足dv≤85或va≤3.6要求時，將乳化瀝青常溫再生混合料級配曲線靠近下限進行調整或者采用15～25mm檔碎石進行級配調整，...
【專利技術屬性】
技術研發人員：韓占闖，王玉果，李偉，郭慶洋，趙明杰，陳鵬飛，王少永，劉甜，
申請(專利權)人：中交一公局集團有限公司，
類型：發明
國別省市：
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