沥青稳定碎石基层混合料矿料级配的优化
沥青路面级配碎石基层的施工控制及性能分析
沥青路面级配碎石基层的施工控制及性能分析蔡姝昭通市大永高速公路投资开发有限公司云南省昭通市657305摘要：沥青路面是一种常见的路面类型，因其良好的路用性能，维修养护方便得以广泛应用。
传统的半刚性基层虽具有较强承载力和抗变形能力，但由于其材料本身原因，容易在环境因素影响下出现干缩和温缩现象，导致路面出现反射裂缝，影响路面使用效果。
采用级配碎石柔性基层，能够吸收半刚性基层裂缝应变能，有效避免路面出现反射裂缝。
为提升高速公路的抗变形以及抗裂性能，以高速公路工程项目为例，对高速公路沥青路面级配碎石基层性能展开研究。
关键词：沥青路面；级配石基层；控制引言在我国的沥青路面中，超过90%的基层为半刚性基层。
由于半刚性基层在应用过程中极容易产生裂缝向上反射的现象，且该类基层和沥青下层之间的黏结质量无法保证，容易引起基层透水性较差、载荷敏感等情况。
级配碎石指的是将粗、中、细以及石屑等材料，按照一定比例混合形成的集料，该类碎石颗粒之间不采用胶结材料进行处理，因此也称为分散型材料，主要是通过材料不同粒径颗粒之间产生的摩擦和嵌挤，使其产生集料强度和刚度。
碎石级配基层能够有效解决反射裂缝现象、及时排出路面结构内的渗水、降低温度对于半刚性基层的影响。
但是，碎石级配基层材料具有模量较低的特点，在高速公路沥青路面结构中应用时，其施工方式和级配碎石粗中细的比例均会对路面的弯沉、承载力等性能造成影响。
本文以高速公路工程项目为例，对级配碎石基层性能展开相关分析，以供参考。
1公路工程沥青路面施工质量控制的必要性随着交通运输规模的不断扩大，公路自身的承载力和强度要求也在不断提高，而沥青路面施工质量在很大程度上影响着结构强度和承载力，最终对公路工程运行的安全性和可靠性起到重要作用。
因此，通过明确沥青路面施工技术要点及实施施工质量控制，一方面可以有效确保沥青路面承载力和强度的提高，另一方面也能有效延长公路的使用寿命。
2公路沥青路面建设中路面裂缝问题沥青路面虽然有表面平整、维修简单等优点，但由于气候、地质条件等原因沥青路面容易出现裂缝问题。
沥青稳定碎石基层在市政道路整治工程中的应用
沥青稳定碎石基层在市政道路整治工程中的应用发布时间：2022-09-29T05:41:50.971Z 来源：《建筑创作》2022年第3月5期作者：陈艺[导读] 本文笔者首先对沥青稳定碎石基层的优缺点进行了分析，然后，结合笔者参与施工的上海市甜爱路（四川北路-甜爱支路）道路整治工程的施工案例，对沥青稳定碎石基层的施工技术要点展开详细论述，并总结施工质量控制要点，仅供参考。
陈艺上海新虹口市政建设有限公司摘要：沥青稳定碎石混合料由矿料和沥青、骨料组成的具有一定级配要求的混合料，根据其空隙率、集料最大粒径、添加矿粉数量的多少，沥青稳定碎石混合料可划分为密集配沥青稳定碎石（ATB）、开级配沥青碎石（OGFC表面层及ATPB基层）、半开级配沥青碎石（AM）等各个类型。
为提升沥青稳定碎石施工质量，保障市政道路稳定性，延长道路使用寿命，需要研究沥青稳定碎石基层施工技术。
本文笔者首先对沥青稳定碎石基层的优缺点进行了分析，然后，结合笔者参与施工的上海市甜爱路（四川北路-甜爱支路）道路整治工程的施工案例，对沥青稳定碎石基层的施工技术要点展开详细论述，并总结施工质量控制要点，仅供参考。
关键词：市政道路；沥青稳定碎石；工艺流程；摊铺；碾压引言在市政道路施工中，路面基层施工一个重要环节。
路面基层施工操作较为简单，但路面基层施工质量会对市政道路的车辆通行造成直接影响。
近几年来，各大中城市车流量迅猛增长，通行车辆也从小型化走向大型化，许多中型车辆还进行超载行驶；以上诸多因素叠加起来，导致市政路面承受的实际交通载荷值往往超过其设计值。
——许多市政道路，以沥青作为路面基层，但沥青路面基层缺乏刚性、硬度，难以承受日益增长的交通载荷；常常在投入使用后就出现路面损坏。
因此，近年来，市政道路路面施工的材料正在逐渐发生变化。
许多道路施工企业摒弃了沥青，转而在路面基层施工中使用沥青稳定碎石。
1沥青稳定碎石基层沥青稳定碎石基层，是由沥青稳定碎石混合料摊铺、碾压形成的路面承重层。
沥青混合料的矿料级配
沥青混合料的矿料级配
沥青混合料的矿料级配是指混合料中不同粒径矿料的比例关系。
一般来说，沥青混合料的矿料级配应按照下列原则进行设计：
1.矿料组成应适宜，以确保混合料的强度和内聚力；
2.矿料级配应合理，粒径范围应尽可能广，以保证良好的密实性和抗剪强度；
3.矿料分布应均匀，避免过度密集或过于散乱；
4.矿料的形状和表面特征应满足沥青混合料的流动性和覆盖性要求；
常见的沥青混合料矿料级配包括：
1.各种级配曲线，如梯形曲线、拱形曲线等；
2.线性级配，即按一定比例分配不同粒径的矿料；
3.粒径分离级配，即将矿料按粒径分离成若干组，以达到较好的密实性和强度；
不同的沥青混合料应根据其不同的用途和技术要求，选择合适的矿料级配。
沥青稳定碎石排水基层混合料配合比设计研究
１ 】 ０
柯 昌波等 ： 沥 青 稳 定 碎 石 排水 基 层 混 合 料 配 合 比设 计 研 究
２ ０ １ ３ 年第 ５ 期
１ ６ ～２ Ｏ 。
性基层抗压 回弹模 量介于 ６ ０ ０ ￣ｌ ０ ０ ０ ＭＰ ａ 为宜 。
（ ２ ）渗透 系数 。混合 料 的排水 性 主要 体现 在 ２个方 面 ： ①混 合料 的渗 透 系数 ； ② 排 除一定 量 水
６ ０ ０ ０ ｍ／ ｄ （ １ ． １ ６ ～６ ． ９ ｃ ｍ／ ｓ ） 范 围内＿ ４ ］ 。
范 围， 该级配建立在全国不同地区， 不 同交 通 荷
载， 不 同 自然环境 等条 件之 下 ， 因而级配 范 围粗集
（ ３ ）抗压 回弹模 量 。混合 料抗 压 回弹模 量与 空 隙率 和渗 透 系 数 成反 比 ， 空 隙率 和 渗透 系 数越
大， 则抗 压 回弹模量越小 ， 形成 “ 软弱夹层 ” ， 不利 于 路 面结 构受 力＿ ５ ］ 。因此 ， 建议 沥 青稳 定碎 石 排水
筛￣ Ｌ ／ ｍｍ ３ １ ． ５ ２ ６ ． ５
料 范 围大 ， 而 细 集 料则 非 常窄 ， ４ ． ７ ５ ｍｍ 以下 通 过 量均是 ０ ～３ 。试 验发 现 ， 完 全根 据 规范 给
度， 研究 其配 合 比设计 意义 重大 。
１ 原 材 料
青 混 合料 类柔 性基 层 ， 柔 性基 层 行车舒 适 ， 但 承载 力 相 对较 低 ， 且 工 程 造价 高 。笔者 从 半 刚性 基 层 和柔 性基层 的优缺 点考 虑 ， 结 合 工程 实际 ， 认 为采 用 沥 青稳定 碎 石排 水基 层 ＋半 刚性基 层 的组合 基
柯 昌波 付 军 明
沥青混合料—沥青稳定碎石混合料ATB
内容回顾
沥青稳定碎石混合料是由矿料和沥青组成具有一定级配要求的混合料。
按空隙率、集料最大粒径、添加矿粉数量的多少，分为密集配沥 青稳定碎石（ATB）、开级配沥青碎石（OGFC表面层及ATPB基 层）、半开级配沥青碎石（AM）。
沥青稳定碎石混合料的分类：
内容引入
• 受温度、水分等环境影响减小 • 有效防止反射裂缝产生
总结
采用密级配沥青稳定碎石基层结构，可以解决我国沥青路面之前“强基薄面”的 半刚性基层沥青路面固有的缺陷。
• 连续级配沥青混合料
分类
设计空隙率一般为3%~6%，常见类型： ATB25
ATB30
ATB40
2 与其他沥青混合料的区别
与沥青碎石的区别
• 以AM表示，是由适当比例粗集料、细集料及少量填料与沥青 结合料拌和而成，压实后剩余空隙率6%~12%。属于连续半开 级配沥青混合料。
与排水式沥青稳定碎石 的区别
2 与其他沥青混合料的区别
3 使用ATB的意义
1 密级配沥青稳定碎石混合料（ATB）概念及分类
概念
矿料n
矿料 1
沥青
按密实级配原理设计 设计空隙率较小 密实式沥青混合料—
ATB
分类
按矿料最大粒径 • 粗粒式或特粗式沥青混合料 分类
按混合料密实度 • 密实式沥青混合料
分类
按矿料级配类型
分类
• 以ATPB表示，矿料主要由粗集料组成，细集料和填料较少，采 用高粘度沥青结合料粘结而成，压实后空隙率在18%以上。
与密实式沥青混凝土的 区别
• 以AC表示。与ATB二者比较接近，ATB级配比AC偏粗，ATB油 石比AC略低。
沥青稳定碎石基层级配设计与施工质量控制
铺 机 的摊铺 速度 根据拌 和楼 的产 量 、 施工 机械 配套情 况及摊铺厚 度 、 摊铺宽度 来确定 ， 般采用２５ｍ ｍｉ 一 ． ／ ｎ
拌 和 机按 生 产 配 合 比结 果 进 行 试拌 、 筑 试 验 铺 段 ， 取样 进行 马 歇 尔试验 ， 并 同时从路 上 钻取 芯样 观
测空隙率 的大小 ， 由此确定生产用的标准配合比、 摊
铺 的松铺 系数 以及 碾 压工艺 等 。对 确定 的标 准 配合 比， 再 次进行 车 辙试验 和 水稳 定性 检验 。 宜
表 ６ Ａ Ｂ一 ５生 产 配 合 比马 歇 尔 稳 定 度 试 验 结 果 Ｔ ２
根据马歇尔稳定度试验 结果 ， 绘制稳 定度 、 分别 流
（） １ 沥青稳定碎石混合料拌 和： 采用拌和楼集
中厂拌 ， 原材 料质 量 、 沥青 混 合 料 的油 石 比、 料 的 矿
值、 空隙率 、Ｍ 、 Ｖ Ａ 饱和度与油石比的关系曲线。根据 目标配合 比的最佳油石 比， 并结合交 通 、 特点论 证 气候 地取用 ， 最终得 出生产配合 比最佳油石 比为３９ ．％。
％
良好 的级 配是 施 工质 量控 制 的前提条 件 。为 了
表 １ 沥 青 碎 石 矿 料 级 配通 过 率 范 围
表３ ３ 为 种级配初始沥青用量试验结果 ， 级配
（ 稿 日期 、 号 ：０ ８— １ ８ ３ ４ ） 收 编 ２ ０ ０ —１／ ２ ６
・
Ａ和级配 Ｂ满足相关设计要求 ， 根据经验选择级配
１ １ 目标 配 合 比 设 计 ．
同沥青 混凝土 面层 一起构成 全厚式 沥青路 面 ， 而使 从 整个 沥青路面 具有 修筑 时间短 、 面结 构 均 匀 、 水 路 受
沥青稳定碎石混合料集料级配分形规律及其应用
第39卷第4期河北工业大学学报2010年8月V ol.39No.4JOURNAL OF HEBEI UNIVERSITY OF TECHNOLOGYAugust 2010文章编号：1007-2373(2010)04-0109-04沥青稳定碎石混合料集料级配分形规律及其应用林伟1，李波2，窦辉2（1.陕西铁路工程职业技术学院建筑工程系，陕西渭南714000；2.兰州交通大学土木工程学院，甘肃兰州730070）摘要为了分析和利用沥青稳定碎石混合料集料级配分形规律，基于分形几何的基本理论，推导出沥青稳定碎石混合料集料的分形几何模型；以A TB-30为例，计算了集料级配分维值，并通过沥青混合料体积参数的测试，研究了分形维数与体积参数的关系．结果表明：规范级配范围对应的ATB-30分维值范围为2.4117~2.5744；分维值与空隙率、矿料间隙率、沥青饱和度、稳定度等体积参数有很好的相关性．利用集料级配分形规律，可对具有不同分维值的沥青稳定碎石混合料的体积参数进行预估，使混合料的配合比设计更具针对性．关键词路面工程；分形维数；沥青稳定碎石；体积参数中图分类号U416.2文献标识码AResearch and Utilization on the Aggregates Fractal Characteristicsof Bituminous Stabilized Macadam MixturesLIN Wei 1，LI Bo 2，DOU Hui 2(1.Department of Building Engineering,Shanxi Institute of Railway Engin eerin g Technology ,Shanxi Weinan 714000,China; 2.School of Civil Engineering,Lanzhou Jiaotong University ,Gansu Lanzhou 730070,Ch ina )Abstra ct In orde r to analyze and utilize the aggregates fr actal characte ristics of bituminous stabilized macadam mixtu-res,the fractal model of aggregates in the bituminous stabilized mac adam mixtures was deduced based on the theory of fractal geometry.Taking A TB-30as a n example,the relationship between the fractal dimension ()and volume parameter was researche d by testing volume par ameter of A TB-30.The results show tha t the ranges of is 2.4117~2.5744corr e-sponding gradation envelope of ATB-30in existing technical standard;has good correlation with volume of air voids,voids in mine ra l aggregate,voids filled with asphalt and Mar shall stability.The volume parameter of asphalt mixtureswith different can be estimated accordingly .The fractal characteristics of bituminous stabilize d macadam mixtures willmake design method of asphalt mixtures more objective.Key wor dspavement engineering;fractal dimension;bituminous stabilized macadam;volume parameter沥青稳定碎石混合料是由集料、矿粉和沥青组成的非均值、多相、多层次的复合体系．集料占混合料中的质量分数约95%，因此，集料特征（集料的形状、规格、级配等）决定了沥青混合料的体积组成，进而影响着混合料各种路用性能．集料往往使用机制碎石．研究表明，碎石的表面具有明显的分形特征—自相似和自仿射[1]，不同尺度的碎石混合后，表征集料特征尺寸的粒径形成一种分布，这种分布是一种数学分形．由此导致其质量分布函数（通过率）、体积结构具有分形特征[2]，从而使沥青混合料宏观力学性能呈现出不确定性、不规则性、模糊性和非线性的分形特点．近年来，道路研究人员利用分形几何理论对集料颗粒分形特征，混合料级配走向、抗滑性和疲劳性能进行了研究，取得一些有重要结论[3-7]．但是，沥青稳定碎石混合料集料级配的分形规律及其应用，未见报道．本文在总结前人研究的基础上，基于集料级配的分形特征，探讨沥青稳定碎石混合料集料的分形规律，研究集料级配分形维数与沥青稳定碎石混合料体积指标的关系，以期对沥青稳定碎石混合料级配设计和性能检测更具针对性．1集料级配的分形模型设矿料的颗粒粒径为，粒径不大于的颗粒数目为，根据分形理论有收稿日期：3作者简介：林伟（66），男（汉族），讲师．2009-09-119-110河北工业大学学报第39卷=(1)式中：为常数；为颗粒粒径分形维数．从而可以定义颗粒粒径分布函数为=(2)式中：为颗粒粒径分布函数，为颗粒总数．级配碎石的粒径分布可以采用各粒径矿料的质量分布函数表示，即=(3)式中：为各颗粒粒径的质量通过率；为粒径不大于的矿料质量；为矿料总质量．则矿料级配的分形公式为：=3min 33min3ma x(4)式中：min 为最小颗粒粒径；max 为最大颗粒粒径．一般情况下，当颗粒粒径相对于min 较大时，min可以忽略，从而式(4)变为=max 3(5)可以看出简化式(5)与富勒（Fuller ）及泰波（Talbot ）根据试验提出的公式具有相同的表达形式，从而揭示了分形维数和常用的k 法等确定级配的方法具有统一的内涵，可从微观层面上解释级配的分布特征．2集料级配分形规律及其与体积指标间的关系2.1矿料级配及分维值以A TB-30为例（选用韩国SK-70号A 级道路石油，采用河南省禹州市浅井乡石灰岩），在公路沥青路面施工技术规范[8]中选定ATB-30级配范围的上限、1/4上限、中值、1/4下限和下限，研究沥青稳定碎石混合料集料级配分形规律及其与体积指标的关系，见表1．表1矿料级配及其分维值Tab.1The gradation and fractal dimension value of mineral aggregate编号通过以下筛孔的质量百分率/%分维值31.526.5191613.29.5 4.75 2.36 1.180.60.30.150.075110090726660514032251814106 2.5744297.58567.2560.554.75463527.7521.2515.511.758.255 2.55053958062.55549.5413023.517.5139.5 6.54 2.5195492.57557.7549.544.25362519.2513.7510.57.25 4.753 2.4767590705344393120151085322.4117根据表1的矿料级配组成数值，在矿料级配的双对数坐标图上，利用最小二乘法对级配曲线进行最佳直线拟合，求出通过率与筛孔之间的最佳拟合直线的斜率，再利用3=，即可求得沥青混合料集料粒径分维值．各组级配对应的分维值见表1．2.2各级配分维值与体积指标之间的关系以表1中的各组级配为初始级配，分别采用3.0、3.5、4.0的油石比，制作直径152.4mm ，高95.3mm 尺寸的试件，双面击实112次，进行大马歇尔试验，测试并计算空隙率（V V ）、矿料间隙率（VM A ）、沥青饱和度（VFA ）和稳定度（MS ）等体积指标，见表2．表2大马歇尔试验体积参数Tab.2The volume parameter of the big Marshall experiment编号=3.0%=3.5%=4.0%/%/%/%/kN /%/%/%/kN /%/%/%/kN1 5.2611.6454.8122.85 3.8811.7366.9226.86 2.4311.8279.4428.662 5.3511.7554.4721.73 3.9911.8266.2423.51 2.6712.0977.9225.323 5.5311.9153.5721.37 4.2812.1864.8622.33 3.5012.4571.8923.05535536563336565663555353553336634.7812..201.84 4.7412.7 2.2919.4.8912.99.9120.81.912.848.71.7.12.907.11.124.1.7.1217.0111林伟，等：沥青稳定碎石混合料集料级配分形规律及其应用第4期分维值与空隙率（）、矿料间隙率（）、沥青饱和度（）和稳定度（）的关系曲线，见图1~图4．由图1~图4可以看出，对于沥青用量为3.0、3.5和4.0的5组级配沥青混合料，空隙率、矿料间隙率等体积指标随分维值变化的趋势都大致相同，即空隙率和矿料间隙率随着集料粒径分维值的增加而减小，沥青饱和度和稳定度随着集料粒径分维值的增加而增加．对分维值与体积指标的进行线性回归分析：分维值与空隙率的回归模型=3.0时=8.0915+25.9842=0.9499(6)=3.5时=10.379+30.4992=0.9873(7)=4.0时=13.165+36.4022=0.9949(8)分维值与矿料间隙率的回归模型=3.0时=9.6538+36.732=0.985(9)=3.5时=7.6123+31.3212=0.9764(10)=4.0时=7.7516+31.5322=0.9867(11)分维值与沥青饱和度的回归模型=3.0时=83.393135.972=0.9323(12)=3.5时=60.9189.1842=0.9753(13)=4.0时=35.64736.3912=0.8857(14)分维值与马歇尔稳定度的回归模型=3.0时=58.728127.92=0.9593(15)=3.5时=72.182159.282=0.9599(16)=4.0时=67.405145.982=0.9682(17)可以看出，沥青稳定碎石混合料集料级配分维值与空隙率（）、矿料间隙率（）、沥青饱和度（）、马歇尔稳定度（）等混合料配合比设计的体积指标存在很好的线性关系．3集料分形规律的应用3.1混合料马歇尔试验根据文献10推荐方法，在规范级配范围内拟定三组级配并计算其分维值，见表3．制备大马歇尔试件，进行马歇尔试验，实测各组混合料的体积参数，见表4．3.2混合料体积参数预测及分析通过回归公式(6)~(17)，计算各组级配的体积参数，结果见表5．表3拟定的3组级配Tab.3The 3gradation in experiment编号通过以下筛孔的质量百分率/%分维值31.526.5191613.29.54.75 2.361.180.60.30.150.075696.48763.655.247.137.126.41913.49.5 6.65.4 3.7 2.4726796.687.865.957.950.14027.721.715.410.87.464 2.48845666533365366357654322.4 2.45 2.5 2.55 2.6分维值/空隙率/%=3.0%=3.5%=4.0%图1分维值与空隙率的关系Fig.1The relatio n between air void an d fractal dimen s ion13.513.012.512.011.511.02.42.45 2.5 2.55 2.6分维值/矿料间隙率/%=3.0%=3.5%=4.0%图2分维值与矿料间隙率的关系Fig.2The relation between voids in mineral aggregate and fractal dimensio n9080706050402.4 2.452.5 2.55 2.6分维值/沥青饱和度/%=3.0%=3.5%=4.0%图3分维值与沥青饱和度的关系Fig.3The relatio n b etween voids filled with asphalt an d fractal d imension30252015102.42.452.5 2.552.6分维值/稳定度/kN =3.0%=3.5%=4.0%图分维值与稳定度的关系F T y f f 8987.27.70..44.80.824.17.12.28.. 4. 2.0844ig.4he relation between marshall stabilit and ractal d imension v o ids illed with asphalt112河北工业大学学报第39卷表43组级配的体积指标实测值Tab.4The measured value of volume parameter of aspahlt mixture for3gr adation=3.0%=3.5%=4.0%/%/%/%/kN/%/%/%/kN/%/%/%/kN6 6.0512.5151.8021.02 4.8712.3961.0022.31 3.8512.6469.6023.087 6.0312.5151.2019.85 4.7312.4061.6020.56 3.5612.3571.4022.158 5.7412.2952.8020.85 4.5112.2162.7022.12 3.4312.2871.9023.45表53组级配的体积指标计算值T ab.5The calc ulated value value of volume parameter of aspahlt mixture f or3gradation=3.0%=3.5%=4.0%/%/%/%/kN/%/%/%/kN/%/%/%/kN6 5.9812.8653.5217.31 4.8412.5061.3119.20 3.8512.3768.8620.687 5.8512.7153.9718.23 4.6712.3862.2620.34 3.6412.2470.2518.248 5.6912.5154.5519.41 4.4612.2363.4921.78 3.3812.0972.0523.10通过表4与表5的对比可以看出，3组混合料的空隙率、矿料间隙率和沥青饱和度的实测值与表5中3组混合料体积指标的预测值偏差很小，最大偏差只有3.33%．部分混合料的稳定度实测结果与预测值偏差较大的主要原因是由于试验试件制备成大马歇尔试件所致，但无论预测值还是实测值都达到了规范要求值．4结论1）沥青稳定碎石混合料集料级配亦具有明显的分形分布特征，A TB-30的分维值范围为2.4117~2.5744．2）沥青稳定碎石混合料集料级配分维值与混合料空隙率、矿料间隙率、沥青饱和度和稳定度等体积设计参数有明显的线性关系．3）利用沥青稳定碎石混合料集料级配分形规律，可以在混合料设计时只需在规范范围内任意选定两个级配，进行马歇尔试验，即可对所配制的混合料的体积指标进行预估，从而使混合料设计更具针对性．参考文献：[1]Carr J R，No rris G M，Newcomb D E．CHARACTERIZA TION OF AGGREGATE SHAPE USING FRACTAL DIMENSION[J]．TransportationResearch Reco rd，1990，1278：43-50．[2]黄继成，黄彭．沥青混合料集料分形和性状相关性研究[J]．同济大学学报，2006，34（12）：1632-1636．[3]Yeggoni M，Button J W，Zo llinger D G．Fractals of aggregates correlated with creep in asphalt concrete[J]．ASCE Journal of TransportationEngineering，1996，122（1）：22-28．[4]李波，李涛，滕旭秋，等．基于集料分形特征的沥青混合料配合比设计[J]．武汉理工大学学报，2008，30（12）：50-53．[5]颜强，黄彭．沥青混合料空隙的分形特性[J]．同济大学学报，2004，32（1）：43-48．[6]杨瑞华，许志鸿．密级配沥青混合料集料分形分维与路用性能的关系[J]．土木工程学报，2007，40（3）：98-103．[7]李波，韩森，刘亚敏，等．骨架密实型沥青混合料集料的分形特征[J]．建筑材料学报，2009，12（1）：67-70．[8]JTG F40-2004，公路沥青路面施工技术规范[S]．[9]刘芳，潘卫东，胡应德．密级配沥青稳定碎石基层配合比设计试验研究[J]．2008，12（2）：19-23．[责任编辑杨屹]。
浅谈矿料级配对沥青混合料路用性能的影响
３ 对沥青混合料路用性能的影响
３１ 高 温 稳 定 性 ．
续开级配。见 图 １ 。
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沥青混合料是 由沥青结合料黏结矿料组成的 ， 其高温稳定性 的形成机理也来予沥青结合 料的高 温黏结性和矿料级 配的嵌挤 作用， 但是在高温状态下， 即使采用了经过改性的高黏度沥青结 合料， 仅仅依靠沥青无法承受车辆荷载的强大水平推挤力和水平 剪切作用 的。在这种情况下 ， 粗细集料和矿粉组成的矿料级配起 到了重要作用。据研究得出，沥青混合料的高温抗车辙能力有 ６ ％依赖于矿料级配 的嵌挤作用 ， ０ 沥青混合料 的黏结性 能只能有
．
防措 施 。
关键词 ：矿料级配 ； 沥青混合料 ； 用性能 路 中图分类号 ：Ｔ ２ ． 文献标 识码 ：Ａ 文章编号 ：１０ — １ ６ ０７０ — ０ ５ ０ Ｕ５ ８ ２ ４ ００ ８３ （ ０ ）１ ０ １ — ３ ２
１ 矿料的级配类型
（） １连续级配： 是某一矿料在标准套筛中进行筛分后， 矿料的 颗粒由大到小连续分布， 每一级都占 有适当的比例的级配类型。
（） ２ 间断级 配 ： 在矿 料颗粒分 布 的整个 区 问里 ， 中间剔 除 从 个或连续几个粒级 ， 形成 的一种不连续级配。 （） ３ 连续开级 配 ： 整个 矿料颗 粒分布范 围较窄 ， 最大粒 径 从 到最小粒径仪在数个粒径上 以连续 的形式 出现 ，形成所 谓的连
一
粒， 所以一端的粗颗粒相互支撑嵌挤形成骨架 ， 另一端较细的颗 粒填充于骨架留下的空隙中间，使整个矿料结构呈现密实状态 ， 形成所谓的骨架密实结构 。
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表 ３ 处理后不同 ｒ ． ｙ的马歇尔试件 ，
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表 ２ 不同 １Ｙ的马歇尔试件的对数疲劳寿命 ． ．
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按照以下原则对表 ２中各指标的值进行处理： 把它们的量纲消去 ， 以无量纲形式表达， 要求消除量
训练时输人矩阵Ｐ和输出矩阵ｔ Ｐ １００ ８７ ７３ ６０ ４７ ３３ 二仁．０ ０ ６ ０ ３ ０ ０ ０ ６ ０ ３ ． ． ． ． ．
代中不断进化 ， 称为遗传 在姆 一 代中用适值来测量 ０ ２ ０ ． ０ ０ ０ ０ ． ４ ０ ２ ６ ． ２ ０ ． ０ ０ １ ３ ． ８ ０ ４ ９ ．０ ０ ０ 染色体的好坏。 生成的下一代染色体， 称为后代。 后 １ ０ ５ １ ０ ］ ０５ １ ７４ ８７ ００ ．７ ０ ． ． ． （） 代是由前 一 １ 代染色休通过交叉或 者变异运算形成 ｔ ０００ ３ １ ７６ ８３ ００ ．１ ＝［．０ ０ ５ １ ０ ０９３ ． ０ ８ ０ ７ ． ． ． 的 在新一代中根据适值的大小选择部分后代， 淘汰 ０８９ ５］ ８ １ ．６ ０ ． 为常数 ， （） 部分后代 ， 而保持种群大小 ２ 从 适值高的染色 运用 ＭＡ Ｉ Ｔ ， Ｂ神经网络工具箱进行编程计 八 体被选中的几率高。 经过若干代的迭代运算后， 收敛 算， 为了能够了解网络的迭代学习过程， 训练过程中 包含误差 曲线 ， 当发现学习过程发散或陷入假饱和 状态时， 通过键盘终止程序执行， 修改参数后继续执
３２１（６ｏ “ ７ ． １１０ ７ ． ０ ２ ５３ ２ ． ． ； ０ １ ７ １ １０ ７ ０ ０ ３ ６ ３ ０ 甘 ８ １
８ ｛ 〕
１ ０ ０ ０ ５ ５ １ ． ７
表中 ９５ ｍ ａ筛通过的质量百分率为 ｒ００５ ． ｒ ， ７ ．
第 １ 卷 第 ４期 ｝ ｉ
２０ ０ ２年 １ ０月
中 国 公 路 学 报 Ｃ ｉ Ｊｕｎｌ ｉ ｗ ｙ Ｔａｓｏ ｈ ａ ｒ ｏ Ｈｇ ａ ａｄ ｎｐｒ ｎ ｏ ａ ｆ ｈ ｎ ｒ ｔ
Ｖ ｉ１ ４ ｏ． Ｎｏ ５ ．
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文ｔ ｆ ６号 １１ －３ ａ２ ０ ｔ４ １ （ ０１ ７ ７ ｔ ０２ ０ １ １ ） １ １ １ ０ ． １
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（ｃｏ） ［ ｒ ｏｔ ｏ ， ｓｙ Ｎ ｎ ｎ ２于 ０ ６。Ｃｈｗｈ） Ｓｈｏ 。 Ｔｎ ｒ ｄ Ｓ －ｐ ｕ ＇ － ｈ ｔ ｕ ｏ Ｉ ｉ ｒｔ． ｊ ｇ ０ ９ Ｔｖ ｉ ｎ－ ｅ ａｉ
ｔｒｕｈ ５ ｎ ｖ ａｄ ｅ ｗ ｅ ｄ ｓ． ｍ ａｅ ｔ Ｓ ｐｒａｅ ｇｅａｅ ｄｔ ｎ ｔｅ ｈｏ ｇ ９ ｔ ｓ ｅ ｏ ｐ ｄｒ ｅ Ｃ ｐｒｄ ｕｅｐｖ ａ ｒｇｔ ｇａａｉ ， － ｕ ｉ ｒ ｅ ｎ ｒ ｏ ｏ ｏ ｏ ｇ ｒ ｏ ｈ ｏｔ ｚｄ ｎ ｆ ｅ ｉ ｉ Ｓ ｐｒａｅｇａａｉｎ ｒ ｃｉｔ ｍ ｌ ｅ ． ｈｏ ｇ ｆｔ ｕ ｐｉ ｅ ｏ ｅ ｘｄ ｗ ｔ ｕ ｃｐｖ－ｒｄｔ ｐｅ ｒ ｃ ｐｅ ｌ Ｔ ｒｕｈ ｉ ｅ ｍｉ ｉ ｎ ｈ ｏ ｓ ｐ ｏ ｔｙ ａ ｇ． ｅｐ ｒ ｅ ｔ ｔｅ ｔ ｚｄ ｐ ａｔ ｘｕｅ ｆｔ ｕ ｐｏ ｅｔ ｓ ｓ ｌｎ ｅｔ １ ｉ ｓｏ ｔａ ｘ ｅｉ ｎ ， ｏ ｉ ｅ ａ ｈ ｌ ｍｉｔｒｓ ｉ ｅ ｐ ｒｅ ｗ ｔｅ ｇｓ． ｓ ｗｎ ｔ ｍ ｈ ｐ ｍｉ ｓ ａｇ ｒ ｉ ａ ｈ ｏ １ ｈ ｈ
Ａ ｓ ａｔ Ｂ ｓｄ ｇｎｔ ａｉ ｍ ｔ ａｄ ｕａ ｎｔ ｏｋ ｏｙ ａ ｇｒ ｇ ｔ ｇａａｉｎ ａｐ ａ ｂｔ ｃ； ｅ ｏ ｅｅｉ ｒｈ ｅｉ ｎ ｎ ｒｌ ｗ ｒ ｔｅｒ， ｇ ｅ ａ ｅ ｒｄｔ ｏ ｓｈｌ ｒ ａ ｎ ｃ ｔ ｃ ｅ ｅ ｈ ｏ ｆ ｔ
ｓａ ｉｚｄ ｓ ｃｕｓ ｍｉｔｒｓ ｓ ｔ ｚｄ Ｉ ｔｅ ｕｓ ｏ ｏ ｔ ｚｔ ｎ ａｇｔ ｃｉ ｔｂｌｅ ｂ ｅ ｒｅ ｘｕｅ ｗａ ｏ ｉ ｅ ． ｈ ｃ ｒｅ ｐｉ ａｉ ｔｅ ｅ ｆｎｔ ｎ ｉ ａ ｏ ｐ ｍｉ ｎ ｏ ｆ ｍｉ ｏ ｈ ｔｒ ｕ ｏ ｇ ａ ｗ ｓ ｐ ａ ｍ ｘｕｅ ｆｔ ｕ ｐｏ ｅｔ ｓ ａｄ ｅ ｃ ｉ ｐｒｍｅ ｒ ｗ ｒ ｗ ｉｈ ｐｓｅ ａ ａ ｈｌ ｉｔｒｓ ｉ ｅ ｐｒｅ， ｔ ｄ ｉｖ ａａ ｔ ｓ ｅｔｅ ｅ ｔ ｓｄ ｓ ｔ ａｇ ｒ ｉ ｎ ｈ ｅ ｓ ｅ ｅ ｅ ｈ
用性能的影响关系。表 ３给出了各指标值处理后的 结果。 根据表 ３中处理后各影响因素的指标值 ， 可得
的、 高效的搜索与优化方法ｔ。 ＋ 它是从一组称为种群 ｌ
的随机产生的初始解开始其搜索过程。种群中每一 个 个体是问题的一个解， 称为染色体 。 染色体是 一 串 符号 ， 如一个二进制的字符 串。 这些染色体在后续迭
筛通过量、 矿粉含量对混 合料疲劳性能影响显 著 笔
０ 引
言
种 不同于半刚性基层的
者以棍合料的疲劳性能为日标函数， 以矿料的 ９５
ｆｍ 筛通过 量和矿粉含 量为决策变童 、 ｌ ｉ 对沥 青稳定 碎石基层混合料的矿料级配进行优化ｕ
沥 青稳定碎石基层是
基层类型． 山于它与沥 青面层受力状况的不同， 在进 行沥青稳定碎石基层混 合料的材料设计时， 疲劳性
Ｚ 用遗传算法与神经网络相结合优化沥 青稳定碎石基层混合料的矿料级配
遗传算法（ｅｅｉ ｌ ｒ ｈ ｓ是基于进化沦原 ｇｎｔ ａ ｏｉ ｍ ） ｃ ｔ ｇ 理发展起来的一种模拟 自然选择和遗传的广为应用
纲后的影响因素的新指标值范围均为［，］对沥青 ０１ ， 混合料疲劳性能的影响趋势 一 体现原指标对使 致，
中图分类号 ： １． Ｕ４ （ ２４ ｉ １ 文献标识码 ， Ａ
Ｏ ｔ ｉ ｔｎ ｇｒ ａ ｇ ｄｔｎ ｓｈｌｓ ｂｉｄ ｅ ｒ ｍｘ ｒ ｐｍｚ ｉ ｏ ａｇｅ ｔ ｒ ａｏ ｏ ａ ａ ｔ ｉ ｅ ｂ ｃｕｓ ｉｕ ｓ ｉ ａｏ ｆ ｇ ｅ ｉ ｆ ｔ ｌ ａ ｏ ｅ ｔ ｅ ａ ｐ ａ ｚ ｓ
Ｍｔ Ｎ ｈｆ ｆ ｍｎ ３ ． ０ 一１ ５ ０ ２ ． 一９ ０ ０ １ ． 一３ Ｌ ｆＩ Ｌ ｌ ｉ ｉ １７ ； ０ ３ ． １６ ３ ０ １ ． １６ ０ ０ １ ０ ０ ０ ０
５ ００ 一Ａ
通过质旦 ｅ分率／ ｔ ， Ｙ
｝ ｌ ｔ 一 ９ ｝ ７ 一６ ． ６ ｏ 〕 ０ ８ ８７ ｛ ０
ｍ ｍ筛通过的质量百分率为ｙ二的取值范围为［７ ３， ５］ｙ的取值范围为［，］ ２， ０８
用 Ｓｃ ７＇ ０ 沥青（ ｈ１ １ 油石比为 ４５ ， 二ｙ不 ．／）在 、
同取值时成型 马歇 尔试件 ， ＭＴ 在 Ｓ材料试验 系统 上测定试件的疲劳寿命。试验结果 见表 ２
行。训练时控制误差为 １ ０ １最人训练次数控制 ｘ －， １ 为 ２ ０ ０次 。 ０ ０ 实际计算时 ， 训练 １ ０ ０次后 ， ３ ０ 误差已 经小于 １ ０ Ｘ１
能是其首要的技术性能要求［ 在众多的影响因素 ‘ 」
中， 混合料的矿料级配是影响沥青稳定碎石基层混 合料疲劳性能的重要因素之一。 而文献Ｉ 幻对沥青稳 定碎石基层混合料正交试验的结果表 明， ｍｍ ，５
收稿 日期 ： 即川一２肠 １ 作者简介 ｉ４ ｝ｌ ４ ３ （ ？ ） １ Ｉ １ 仍． ｝徽桐城 人、 卜学博 ｝ 研究生
ｔｅ ｉ ｉ ｔ ｎ ｔｏ ｂｓｄ ｇｎｔ ａｉ ｍ ｔ ａｄ ｕａ ｎｔｏｋ ｈ ｕｅ ｔ ｏ ｔ ｉ ｈ ｏｔ ｚ ｉ ｍ ｈｄ ｅ ｏ ｅｅｉ ｒｈ ｅ ｃ ｎ ｒｌ ｗ ｒ ｃｎ ｓｄ ｐｉ ｚ ｐ ｍ ａｏ ｅ ａ ｎ ｃ ｔ ｉ ｎ ｅ ｅ ａ ｅ ｏ ｍ ｅ ａｐａ ｍｘｕ ｓ ｒ ａ ｇａａｏ． ｉｍ ｔ ｄ ｖｉｂ ｔ ｏｔ ｉ ｔ ｐｏｌ ｏ ｔ ｇｔ ｓｈｌ ｉ ｒ ａｇｅ ｔ ｒ ｔｎ Ｔ ｓ ｈ ｉａａａｌ ｏ ｉ ｚ ｈ ｒ ｅ ｆ ｅ ｔ ｔ ｅ ｇ ｇ ｅ ｄ ｉ ｈ ｅ ｏ ｓ ｌ ｅ ｐ ｍ ｅ ｅ ｂ ｍ ａ ｒ ｆ ｎ ｔ ｎ ａ ｃ ｎ ｏ ｂ ｅｐｅｓ ｂ ｔｅ ｌｉｆｎｔ ｎ ｕ ｃ ｉ ｔ ｔ ｎ ｔ ｅ ｒｓｅ ｙ ｅｐｉｔ ｃ ｏ ． ｏ ｈ ａ ｘ ｄ ｈ ｘ ｃ ｕ ｉ Ｋ ｙ ｒｓ ａｐ ａｔ ｔｂｌｅ ｂｓ ｃｕｓ； ｅｉ ａｉ ｍｅｃ ｎｕａ ｎｔ ｏｋ ｏ ｔ ｉ ｔ ｎ ｅ ｗ ｄ ； ｈｌ ｓ ｉｚｄ ｅ ｒ ｇｎｔ ｒｈ ｔ ； ｒｌ ｗ ｒ ； ｉ ｚ ｉ ｏ ｏ ｓ ａ ｉ ａ ｏ ｅ ｅ ｃ ｔ ｉ ｅ ｅ ｐ ｍ ａｏ ｆ ａｇｅａｅ ｄｔ ｎ ｇ ｒｇｔ ｇａａｉ ｒ ｏ
１ 基于 Ｂ Ｐ神经网络理论的沥青混合 料的疲劳寿命预测模型
百１ Ｐ神经网络理论基本原理 ． Ｂ 人工神经网络模型各种各样 ，Ｌ前普遍采用的 ！
第 １ 期
葛折 圣、 沥青稳定碎石基层洗合料矿料级配的优化 等：
是１ ３ Ｐ神经网络 （ａｋＰｏａａｏ Ｎ ｔ ｏｋ ， Ｂｃ－ｒｐｇｔ ｎ ｗ ｒ） Ｂ ｉ ｅ Ｐ 神经网络算法又称为 ‘ 误差逆传播算法” 它由输人 。 层、 隐含层和输出层构成 它是一单向传播的网络，