乳化沥青冷再生混合料的设计压实次数确定方法技术

本发明专利技术公开了乳化沥青冷再生混合料的设计压实次数确定方法，包括如下步骤：步骤一、采用SGC成型具有不同因素的乳化沥青冷再生混合料；步骤二、确定最大压实次数Nmax，反算并绘制乳化沥青冷再生混合料的压实曲线，根据各个压实曲线计算相应的压实参数；步骤三、采用单因素方差分析方法研究各因素对所有压实参数的敏感性，评价各压实参数的有效性；步骤四、确定设计压实次数Ndes的显著影响因素，采用逐步回归分析法，找出主要影响的因素，建立设计压实次数Ndes的回归方程；本发明专利技术采用逐步回归分析法，确定压实温度与乳化沥青用量为主要因素，建立了乳化沥青冷再生混合料的设计压实次数Ndes的标准化回归方程。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及乳化沥青冷再生混合料的设计压实次数确定方法，属于乳化沥青冷再生混合料

技术介绍
据申请人了解，根据我国公路沥青路面再生技术规范对乳化沥青冷再生路面的压实度的要求：在高速公路、一级公路中要达到90％以上，在二级及二级以下公路中要达到88％以上。但是，由于受到诸多因素的影响，在不同的实际工程项目中，乳化沥青冷再生技术施工的路面压实度往往表现出较大的波动性。在不恰当的施工条件下，甚至不能到达到压实度要求，对乳化沥青冷再生混合料的抗裂性能产生一定的影响。在乳化沥青冷再生混合料的室内成型方法中，设计压实次数为30次旋转压实成型方法已经被广泛地应用在江苏省的乳化沥青冷再生工程项目中。但根据已有的调查结果，路面压实的空隙率往往会超出室内压实试件的空隙率大小，甚至部分再生路面的压实度达不到设计要求。由于对乳化沥青冷再生混合料的压实特性缺乏全面的了解，使得现行的设计方法并不能很好地解释和解决乳化沥青冷再生混合料的压实问题。目前还没有相关文献对乳化沥青冷再生混合料的压实特性做出全面、深入的分析，但是国内外学者对普通热拌沥青混合料的压实特性的研究已经非常广泛。McGennis等在美国SHRP计划的SUPERPAVE沥青混合料设计研究中开发了旋转压实仪(SGC)。研究结果表明旋转压实成型方法可以更好地模拟实际路面的压实机理，旋转压实成型试件的压实度与颗粒分布状态更加接近于实际压实的路面。根据路面的设计交通量与设计最高温度，确定旋转压实的初始压实次数Nini、设计压实次数Ndes以及最大压实次数Nmax，进行沥青混合料的压实。同时，在旋转压实过程中获得的SGC压实曲线被更多的学者用来分析沥青混合料的施工和易性与压实特性。Bahia等研究了沥青混合料压实曲线的阶段性，将压实曲线分为两个阶段。其中，第一阶段与沥青路面建设期的施工和易性相关，而第二阶段与沥青路面运营期的路用性能表现相关。Dessouky等根据压实曲线的两个阶段分别定义了施工压实指标(ContactEnergyIndex，CEI)和荷载压密指标(TrafficDensificationIndex，TDI)，用来表征沥青路面在施工压实阶段和车载荷载作用阶段的表现。研究结果表明：沥青混合料的最大公称粒径、级配以及沥青含量等对施工压实指标有显著的影响，而荷载压密指标可以较好地预测沥青混合料的高温稳定性能。DelRio-Prat等考虑集料的颗粒形状和表面纹理、沥青种类和沥青含量以及其他等因素，利用压实曲线提出压实耗散能量指数。研究结果表明：压实耗散能量指数可以较好地评价各影响因素的显著性。Kevern等采用改进的旋转压实仪对透水性水泥混凝土的压实特性进行研究。参考沥青混凝土，类似地利用压实曲线提出了和易性指数(WorkabilityEnergyIndex，WEI)与密实性指数(CompactionDensificationIndex，CDI)，分别用来表征水泥混凝土初始阶段的和易性与压实阶段的抵抗性，并且分析了水灰比对压实特性的影响。国内学者张争奇等采用压实曲线中从初始压实到设计压实阶段的密实能量指数以及密实曲线斜率，评价不同级配的沥青混合料的压实特性。根据密实能量指数和密实曲线斜率对沥青混合料的施工和易性和路用稳定性进行了分析，并且结合相关室内试验进行了验证。李汉光等在研究沥青混合料压实特性的基础上，比较了摊铺机振捣、振动压路机以及轮胎压路机一次碾压提供沥青路面的能量，从能量等效的角度确定使沥青路面达到密实所需要的碾压遍数。目前，已有文献对乳化沥青冷再生混合料配合比设计、路用性能等方面进行研究，但是还没有对乳化沥青冷再生混合料的压实特性进行全面的研究，尤其是对于乳化沥青冷再生混合料的设计压实次数的研究鲜有涉及。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提供乳化沥青冷再生混合料的设计压实次数确定方法。本专利技术在借鉴国内外对热拌沥青混合料压实特性研究成果的基础上，比较乳化沥青冷再生混合料与热拌沥青混合料压实机理的差异。利用SGC压实曲线提出初始压实能量指标(PrimaryCompactibilityEnergyIndex，PCEI)和设计压实能量指标(SecondaryCompactibilityEnergyIndex，SCEI)，分别表征乳化沥青冷再生混合料在压实过程的初始阶段的和易性与压实阶段的抵抗性，评价乳化沥青冷再生混合料的压实特性。通过压实参数的敏感性，验证压实能量指标的有效性。全面分析压实温度、乳化沥青用量、外掺水量、级配以及初始养生时间对乳化沥青冷再生混合料的压实特性的影响。提出乳化沥青冷再生混合料的设计压实次数与最佳含水率的确定方法。本专利技术根据各个影响因素对设计压实次数Ndes的具体作用，采用逐步回归分析法，确定压实温度与乳化沥青用量为主要因素，建立了乳化沥青冷再生混合料的设计压实次数Ndes的标准化回归方程。本专利技术技术方案如下：本专利技术乳化沥青冷再生混合料的设计压实次数确定方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、采用SGC成型具有不同因素的乳化沥青冷再生混合料；步骤二、确定不同因素的乳化沥青冷再生混合料的最大压实次数Nmax，反算并绘制乳化沥青冷再生混合料的压实曲线，根据各个压实曲线计算相应的压实参数；步骤三、采用单因素方差分析方法研究各因素对所有压实参数的敏感性，评价各压实参数的有效性；步骤四、确定设计压实次数Ndes的显著影响因素，采用逐步回归分析法，找出主要影响的因素，建立设计压实次数Ndes的回归方程；所述步骤四中，a)、将所有变量进行标准化，消除自变量单位的影响，从而获得标准化回归系数；用标准化后的变量数据建立总体回归方程；b)、对总体回归方程进行假设检验；c)、对每个影响因素的偏回归系数进行假设检验，剔除没有显著性的影响因素，建立最优的标准化多元回归方程；根据试验结果，乳化沥青冷再生混合料的设计压实次数Ndes的标准化回归方程如下：式中，Ndes——设计压实次数；X1——压实温度；X2——乳化沥青含量。设计压实次数的确定就是一个简单的标准化多元回归方程求解过程，回归方程的方差分析和参数估计在表2-15与表2-16中，表中也可以看出回归方程的求解结果。进一步地，所述步骤一中，所述因素包括压实温度、乳化沥青含量、含水率、再生混合料级配和初始养生时间。进一步地，所述步骤二中，反算绘制压实曲线：根据压实曲线的发展趋势和渐近线原则，设定最大旋转压实次数Nmax为80次，最大压实次数后的压实曲线趋近于水平线；测定乳化沥青冷再生混合料试件在最终压实、养生后的相对毛体积密度Gmb，与相对最大理论密度Gmm的比值即为80次旋转压实对应的密实度比；根据旋转压实仪在压实过程中记录的压实高度，采用体积法反算，获得每个旋转压实次数对应的密实度比值；整个压实过程中每个旋转压实次数对应的密实度比值形成的曲线即为旋转压实曲线。进一步地，所述步骤二中，计算压实参数：所述压实参数包括：初始压实次数Nini、设计压实次数Ndes、初始压实能量指标PCEI、设计压实能量指标SCEI、半对数压实曲线的斜率KSGC。进一步地，所述初始压实次数Nini、设计压实次数Ndes的计算方法如下：通过初始压实次数Nini和设计压实次数Ndes这两个分界点本文档来自技高网...

【技术保护点】
乳化沥青冷再生混合料的设计压实次数确定方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、采用SGC成型具有不同因素的乳化沥青冷再生混合料；步骤二、确定不同因素的乳化沥青冷再生混合料的最大压实次数Nmax，反算并绘制乳化沥青冷再生混合料的压实曲线，根据各个压实曲线计算相应的压实参数；步骤三、采用单因素方差分析方法研究各因素对所有压实参数的敏感性，评价各压实参数的有效性；步骤四、确定设计压实次数Ndes的显著影响因素，采用逐步回归分析法，找出主要影响的因素，建立设计压实次数Ndes的回归方程；所述步骤四中，a)、将所有变量进行标准化，消除自变量单位的影响，从而获得标准化回归系数；用标准化后的变量数据建立总体回归方程；b)、对总体回归方程进行假设检验；c)、对每个影响因素的偏回归系数进行假设检验，剔除没有显著性的影响因素，建立最优的标准化多元回归方程；根据试验结果，乳化沥青冷再生混合料的设计压实次数Ndes的标准化回归方程如下：Ndes=111-55(X140)-15(X21.2)]]>式中，Ndes——设计压实次数；X1——压实温度；X2——乳化沥青含量。

【技术特征摘要】
1.乳化沥青冷再生混合料的设计压实次数确定方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、采用SGC成型具有不同因素的乳化沥青冷再生混合料；步骤二、确定不同因素的乳化沥青冷再生混合料的最大压实次数Nmax，反算并绘制乳化沥青冷再生混合料的压实曲线，根据各个压实曲线计算相应的压实参数；步骤三、采用单因素方差分析方法研究各因素对所有压实参数的敏感性，评价各压实参数的有效性；步骤四、确定设计压实次数Ndes的显著影响因素，采用逐步回归分析法，找出主要影响的因素，建立设计压实次数Ndes的回归方程；所述步骤四中，a)、将所有变量进行标准化，消除自变量单位的影响，从而获得标准化回归系数；用标准化后的变量数据建立总体回归方程；b)、对总体回归方程进行假设检验；c)、对每个影响因素的偏回归系数进行假设检验，剔除没有显著性的影响因素，建立最优的标准化多元回归方程；根据试验结果，乳化沥青冷再生混合料的设计压实次数Ndes的标准化回归方程如下：Ndes=111-55(X140)-15(X21.2)]]>式中，Ndes——设计压实次数；X1——压实温度；X2——乳化沥青含量。2.根据权利要求1所述的乳化沥青冷再生混合料的设计压实次数确定方法，其特征在于：所述步骤一中，所述因素包括压实温度、乳化沥青含量、含水率、再生混合料级配和初始养生时间。3.根据权利要求1所述的乳化沥青冷再生混合料的设计压实次数确定方法，其特征在于：所述步骤二中，反算绘制压实曲线：根据压实曲线的发展趋势和渐近线原则，设定最大旋转压实次数Nmax为80次，最大压实次数后的压实曲线趋近于水平线；测定乳化沥青冷再生混合料试件在最终压实、养生后的相对毛体积密度Gmb，与相对最大理论密度Gmm的比值即为80次旋转压实对应的密实度比；根据旋转压实仪在压实过程中记录的压实高度，采用体积法反算，获得每个旋转压实次数对应的密实度比值；整个压实过程中每个旋转压实次数对应的密实度比值形成的曲线即为旋转压实曲线。4.根据权利要求1所述的乳化沥青冷再生混合料的设计压实次数确定方法，其特征在于：所述步骤二中，计算压实参数：所述压实参数包括：初始压实次数Nini、设计压实次数Ndes、初始压实能量指标PCEI、设计压实能量指标SCEI、半对数压实曲线的斜率KSGC。5.根据权利要求4所述的乳化沥青冷再生混合料的设计压实次数确定方法，其特征在于：所述初始压实次数Nini、设计压实次数Ndes的计算方法如下：通过初始压实次数Nini和设计压实次数Ndes这两个分界点将乳化沥青冷再生混合料的压实曲线分为三个阶段；第一阶段，SGC压实曲线的密实度比快速增长，再生混合料中的空隙被排出，集料颗粒逐步接触；但随着压实次数的增加，密实度比的增长速率逐渐减小，压实趋于困难；乳化沥青的流动性在该阶段发挥主要作用，密实度比的变化趋势体现了再生混合料的初始压实特性；SGC压实曲线的曲率半径在第一阶段由大变小，进入第二阶段再由小变大；而曲率半径的最小值点即为初始压实次数Nini；第二阶段，SGC压实曲线的密实度比缓慢增长，在压实功的作用下，再生混合料的集料颗粒重新排列，相互嵌挤，内部孔隙被填充；当再生混合料的空隙率达到设计空隙率11％，即密实度比达到89％时，乳化沥青冷再生混合料的达到密实状态；此时，对应的旋转压实次数被定义为再生混合料的设计压实次数Ndes；在整个压实过程中，SGC的压实功主要是用于第二阶段的压实，克服集料颗粒之间的摩阻力；乳化沥青和外掺水在第二阶段可以起到集料颗粒之间的润滑作用；第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：高磊，严金海，李强，解建光，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32