基于力学的半柔性沥青混合料设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于道路材料设计技术领域，具体涉及基于力学的半柔性浙青混合料设计 方法。
【背景技术】
[0002] 浙青路面由于其行驶舒适性和噪音低等优点已成为公路和城市道路的主要路面 形式。据统计，我国公路和城市道路将近80%以上的路面都是由浙青材料修筑。然而，在 重载、超载、大交通量、夏季高温，以及特殊荷载状况（城市道路交叉口和公共汽车停靠站） 等因素的综合作用下，很多新建的浙青混凝土路面在通车不久后就出现车辙等破坏，特别 是修筑于山岭地区的浙青路面，往往在通车2~3年后就发生严重的车辙破坏，缩短了大 修的周期，造成了严重的资源浪费。为此，道路行业一方面大量采用改性浙青，但造价大幅 度提高，车辙问题不能有效根治；另一方面，尝试国外的半柔性路面技术。采用半柔性路面 技术，虽然车辙问题得到了有效遏制，但由于以往半柔性浙青混合料都是根据经验来设计， 无法全面考虑施工条件、车轮荷载、使用环境和材料特性对混合料的影响，水泥基浆液材料 固化过程中发生的收缩和膨胀、施工过程中的振动以及使用过程中的季节变化，都会对大 空隙基体浙青混合料产生破坏作用，使得半柔性浙青混合料路面经常会出现严重的裂缝问 题。本发明提出的基于力学的半柔性浙青混合料设计方法，通过多尺度有限元方法，分析半 柔性浙青混合料各构成材料体积变化对材料宏观性能的影响，并提出混合料各构成材料的 设计指标，以保证半柔性路面不会出现裂缝等病害，从而延长路面以及路面结构的使用寿 命。本方法可用于各等级公路和城市道路新路面建设，也可在各等级公路和城市道路的路 面大修改建工程中应用；可以用于新拌制的浙青混合料，也可以用于再生浙青混合料半柔 性路面。具有显著的技术、经济、社会和环境效益。
【发明内容】
[0003] 本发明克服现有技术的缺陷，提供基于力学的半柔性浙青混合料设计方法。
[0004] 本发明技术方案如下。
[0005] 基于有限元的半柔性浙青混合料多尺度力学分析方法，包括如下步骤：
[0006] (1)取板式基体浙青混合料试件，备用；所述板式基体浙青混合料试件由浙青、集 料和空隙组成；
[0007] (2)制作彩色水泥浆液，并将彩色水泥灌注于板式基体浙青混合料试件的空隙中， 置于湿度90%以上环境养生7d ;
[0008] (3)将养生后的试件切割，采集数字图像，得到集料、水泥浆液、空隙和浙青的具体 位置；
[0009] (4)将数字图像所得结果使用有限元分析方法，进行多尺度力学分析，得到半柔性 路面材料用水泥浆体变形需要满足的材料设计力学指标。
[0010] 上述方法中，所述板式基体浙青混合料试件的大小规格为30 X 30 X 5cm。 toon] 上述方法中，半柔性路面材料用水泥浆体变形指标推荐值如下表所示：
【主权项】
1. 基于力学的半柔性浙青混合料设计方法，其特征在于，包括如下步骤： (1) 取板式基体浙青混合料试件，备用；所述板式基体浙青混合料试件由浙青、集料和 空隙组成； (2) 制作彩色水泥浆液，并将彩色水泥灌注于板式基体浙青混合料试件的空隙中，置于 湿度90%以上环境养生7d ; (3) 将养生后的试件切割，采集数字图像，得到集料、水泥浆液、空隙和浙青的具体位 置； (4) 将数字图像所得结果使用有限元分析方法，进行多尺度力学分析，得到半柔性路面 材料用水泥浆体变形需要满足的材料设计力学指标。
2. 根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述板式基体浙青混合料试件的大小规格 为 30 X 30 X 5cm。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，半柔性路面材料用水泥浆体变形指标如 下表所示：
【专利摘要】本发明公开了基于力学的半柔性沥青混合料设计方法。该方法包括如下步骤：取板式基体沥青混合料试件，备用；制作彩色水泥浆液，并将彩色水泥灌注于基体沥青混合料试件中，置于湿度90%以上环境养生7d；将养生后的试件切割，采集数字图像，得到集料、水泥浆液、空隙和沥青的具体位置；将数字图像所得结果使用有限元分析方法，进行多尺度力学分析，得到半柔性路面材料用水泥浆体变形需要满足的材料设计力学指标。本方法可用于各等级公路和城市道路新路面建设，也可在各等级公路和城市道路的路面大修改建工程中应用；可以用于新拌制的沥青混合料，也可以用于再生沥青混合料半柔性路面。具有显著的技术、经济、社会和环境效益。
【IPC分类】G01N33-42
【公开号】CN104678084
【申请号】CN201510083410
【发明人】王端宜, 蔡旭, 虞将苗, 陈页开, 黎侃
【申请人】华南理工大学
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年2月13日