本发明属于道路工程，具体涉及一种高耐磨超薄磨耗层混合料沥青用量的确定方法。
背景技术：
1、我国公路，尤其是高等级公路存在大量的路段路面整体使用性能良好、仅抗滑性能不足。对于此类路段，采用超薄磨耗层进行预防性养护，是提升路面抗滑性能最为有效的技术措施之一。超薄磨耗层技术是实施厚度在15～25mm的沥青磨耗层铺装技术，该技术可高效快速修复路面轻度病害，同时具有改善抗滑、降低噪音等优点。超薄磨耗层作为功能层铺设于路面之上，由于受到长期的车辆荷载和气候环境作用，其抗滑性能整体呈现衰减趋势。根据jtg 5421-2018《公路沥青路面养护设计规范》规定，超薄磨耗层预期使用年限应达到3～4年。但是实际通车1年后，超薄磨耗层的抗滑性能即出现明显衰减，其抗滑功能寿命很难与结构寿命相匹配。
2、从路面角度讲，路面抗滑性能主要受路表微观纹理和宏观纹理的总体状况控制。通常认为在全寿命周期内，路面抗滑性能衰变呈现“三阶段”：短暂提升、快速衰减和逐渐平缓。在抗滑性能短暂提升阶段，集料表面裹覆的沥青逐渐磨耗，集料微观纹理裸露，路面摩擦系数有所提高。在抗滑性能快速衰减阶段，摩擦系数由集料表面的微观纹理和整体的宏观构造等提供，由于集料逐渐磨光和磨耗，表现为路面摩擦系数的快速衰减。在抗滑性能逐渐平缓阶段，路表集料已经磨光和磨耗严重，抗滑性能衰减缓慢甚至趋于稳定。
3、因此在抗滑性能衰变的第一阶段，即短暂提升阶段，沥青从一定程度上对磨耗层微观纹理磨耗起到保护作用。在集料品质很难大幅提高的前提下，可以通过增大沥青用量来提高集料微观纹理的耐磨性，从而改善磨耗层抗滑持久性。但是沥青用量的增大不能靠技术人员主观臆想，需要一套最佳沥青用量确定方法。现有技术中，确定最佳沥青用量是依据马歇尔体积设计方法，即根据不同沥青用量与沥青混合料空隙率、马歇尔稳定度、沥青饱和度、矿料间隙率等体积指标的关系，根据变化趋势确定。现有技术通过马歇尔体积设计方法确定最佳沥青用量，未在配合比设计阶段考虑沥青混合料的微观纹理状况以及后续衰减规律，这是导致当下超薄磨耗层通车后抗滑性能快速衰减的原因。
技术实现思路
1、本发明解决的是现有技术无法在配合比设计阶段明确沥青混合料的微观纹理状况以及后续衰减规律的技术问题，进而提出一种高耐磨超薄磨耗层混合料沥青用量的确定方法。
2、本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：
3、一种高耐磨超薄磨耗层混合料沥青用量的确定方法，包括以下步骤：
4、(1)制备一系列沥青用量不同的超薄磨耗层混合料的板状试件，测试每个试件的初始微观纹理和析漏损失；
5、(2)测试每个试件耐磨指数，耐磨指数的测试方法为：
6、分多阶段磨耗试件，在每阶段磨耗完成后测试微观纹理，按照下式计算微观纹理的衰减率ar：
7、
8、其中，ar为微观纹理衰减率，单位为％；mt0为初始微观纹理，单位为db；mti为完成第i个阶段磨耗时的微观纹理，单位为db；
9、当衰减率小于或者等于设定值时停止磨耗，绘制磨耗次数与微观纹理的关系曲线，将曲线的起点处切线和终点处切线的交汇点作为拐点，按照下式计算耐磨指数ari；
10、
11、其中，ati为所述拐点处对应的磨耗次数，单位为次；mti为所述拐点处对应的微观纹理，单位为db；
12、(3)绘制沥青用量与耐磨指数关系曲线、沥青用量与析漏损失关系曲线，将沥青用量与耐磨指数关系曲线的起点切线和终点切线的交汇点对应的沥青用量作为第一沥青用量，将沥青用量与析漏损失关系曲线的起点切线和终点切线的交汇点对应的沥青用量作为第二沥青用量；
13、当第一沥青用量和第二沥青用量的中间值对应的耐磨指数大于或者等于90时，取所述中间值为优化沥青用量；当所述中间值对应的耐磨指数小于90时，在控制析漏损失小于或者等于目标值的条件下，选取能够使耐磨指数大于或者等于90的沥青用量值为优化沥青用量，或者仍取所述中间值为优化沥青用量，同时通过添加改性剂使混合料的耐磨指数大于或者等于90。
14、所述超薄磨耗层混合料板状试件的尺寸为长度×宽度×厚度＝500mm×500mm×50mm。
15、一系列超薄磨耗层混合料的沥青用量取值，按沥青在混合料中的质量含量计，其最小值≥4％，最大值≤10％。
16、步骤(2)中，每阶段的磨耗次数相同；每阶段的磨耗次数为2000次。
17、步骤(2)中，所述设定值为1％。
18、所述微观纹理为波长在0.06mm～0.5mm之间的纹理水平。
19、步骤(3)中，当所述中间值对应的耐磨指数小于90时，通过添加高性能沥青改性剂使混合料的耐磨指数大于或者等于90，所述高性能沥青改性剂为高黏度添加剂、抗车辙剂、高模量剂、增强剂、增韧剂中的至少一种。
20、当所述中间值对应的耐磨指数小于90时，对于密级配沥青混合料控制析漏损失≤0.3％，对于开级配沥青混合料控制析漏损失≤0.8％，选取能够使耐磨指数大于或者等于90的沥青用量值为优化沥青用量，或者仍取所述中间值为优化沥青用量，同时通过添加改性剂使混合料的耐磨指数大于或者等于90。
21、步骤(3)中，当所述中间值对应的耐磨指数小于90时，通过添加外掺剂使混合料的耐磨指数大于或者等于90，掺加的外掺剂为玄武岩纤维、聚酯纤维、木质素纤维中的至少一种。
22、本发明所述的一种高耐磨超薄磨耗层混合料沥青用量的确定方法的优点在于：
23、本发明提出了超薄磨耗层混合料纹理耐磨性的评价指标——耐磨指数，给出了耐磨指数的测试和计算方法，在混合料室内设计阶段，即可明确纹理的耐磨性，从而保证超薄磨耗层在通车后的抗滑持久性得到提升。本发明通过采用耐磨指标和析漏损失双指标确定最佳沥青用量的方法。沥青用量的增大将提高混合料微观纹理的耐磨性，增大耐磨指数。但是同时析漏损失增大，析漏损失会导致很多不利现象发生。如析漏过大，沥青混合料在高温运输过程中沥青会流淌向下渗流，从而导致运料车上部的混合料有效沥青用量减少，下部的混合料有效沥青用量增大，增大了施工变异性，使施工质量受到影响。析漏过大，沥青混合料的高温稳定性将下降，施工期间会出现油斑、推移、泛油等，运营期间会发生车辙等病害。采用常规马歇尔体积设计方法设计得到的最佳油石比，其并未考虑耐磨性能和析漏损失，因此常规马歇尔体积设计方法具有不确定性，确定的最佳沥青用量小于、接近、大于本发明确定最佳沥青用量的情况均有可能发生，因此无法预知混合料纹理的耐磨性。本发明采用双指标确定最佳沥青用量，在显著提升耐磨性的同时，避免析漏过大带来的不利影响。同时也避免沥青用量过大导致的混合料造价增加。
24、本发明提供了超薄磨耗层混合料耐磨性的保障措施，当所述中间值对应的耐磨指数小于90时，在控制密级配沥青混合料的析漏损失小于或者等于0.3％、开级配沥青混合料的析漏损失小于或者等于0.8％的条件下，可以通过增大沥青用量、添加高性能沥青改性剂、掺加外掺剂中的至少一种方式提升混合料的耐磨性，考虑一直增大沥青用量可能导致混合料的析漏损失不满足要求，通过提高沥青粘度、掺加纤维等控制超薄磨耗层混合料析漏损失的技术措施，能够多举措保证超薄磨耗层混合料满足要求。
25、为了使本发明所述的一种高耐磨超薄磨耗层混合料沥青用量的确定方法的技术方案更加清楚明白，以下结合具体附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。
1.一种高耐磨超薄磨耗层混合料沥青用量的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高耐磨超薄磨耗层混合料沥青用量的确定方法，其特征在于，所述超薄磨耗层混合料板状试件的尺寸为长度×宽度×厚度＝500mm×500mm×50mm。
3.根据权利要求1或2所述的高耐磨超薄磨耗层混合料沥青用量的确定方法，其特征在于，一系列超薄磨耗层混合料的沥青用量取值，按沥青在混合料中的质量含量计，其最小值≥4％，最大值≤10％。
4.根据权利要求1或2或3所述的高耐磨超薄磨耗层混合料沥青用量的确定方法，其特征在于，步骤(2)中，每阶段的磨耗次数相同。
5.根据权利要求1-4任一所述的高耐磨超薄磨耗层混合料沥青用量的确定方法，其特征在于，每阶段的磨耗次数为2000次。
6.根据权利要求1-5任一所述的高耐磨超薄磨耗层混合料沥青用量的确定方法，其特征在于，步骤(2)中，所述设定值为1％。
7.根据权利要求1-6任一所述的高耐磨超薄磨耗层混合料沥青用量的确定方法，其特征在于，所述微观纹理为波长在0.06mm～0.5mm之间的纹理水平。
8.根据权利要求1-7任一所述的高耐磨超薄磨耗层混合料沥青用量的确定方法，其特征在于，步骤(3)中，当所述中间值对应的耐磨指数小于90时，通过添加高性能沥青改性剂使混合料的耐磨指数大于或者等于90，所述高性能沥青改性剂为高黏度添加剂、抗车辙剂、高模量剂、增强剂、增韧剂中的至少一种。
9.根据权利要求1-8任一所述的高耐磨超薄磨耗层混合料沥青用量的确定方法，其特征在于，当所述中间值对应的耐磨指数小于90时，对于密级配沥青混合料控制析漏损失小于或者等于0.3％，对于开级配沥青混合料控制析漏损失小于或者等于0.8％，选取能够使耐磨指数大于或者等于90的沥青用量值为优化沥青用量，或者仍取所述中间值为优化沥青用量，同时通过添加改性剂使混合料的耐磨指数大于或者等于90。
10.根据权利要求1-9任一所述的高耐磨超薄磨耗层混合料沥青用量的确定方法，其特征在于，步骤(3)中，当所述中间值对应的耐磨指数小于90时，通过添加外掺剂使混合料的耐磨指数大于或者等于90，掺加的外掺剂为玄武岩纤维、聚酯纤维、木质素纤维中的至少一种。
