(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210527341.9 (22)申请日 2022.05.16 (71)申请人 东南大学 地址 210018 江苏省南京市玄武区四牌楼 2 号 (72)发明人 张磊　程翻番　周松　郭曜玮　 王厚植　王文炜　盛御渤　张定一　 姚鹏飞　李晨阳　张丰雷　程龙　 (74)专利代理 机构 南京经纬专利商标代理有限 公司 32200 专利代理师 王美章 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06Q 10/06(2012.01)G06F 119/02(2020.01) G06F 119/04(2020.01) (54)发明名称 一种机场道面SMA级配设计方法 (57)摘要 本发明公开一种机场道面SMA级配设计方 法。 制备过程包括以下步骤： 以高温稳定性为目 标， 优选原材料； 以4.75通过率为控制指标， 设计 多组级配； 初选沥青用量， 制作马歇尔试件， 获取 试验参数， 选择合格的级配设计； 制作旋转压实 试件， 获取压实高度变化曲线； 分别计算集料、 压 实高度变化曲线的分形特征参数， 继而进行比较 优选， 确定最佳级配。 本发明提出基于分形分析 的Superpave体积设计法与马歇尔设计法相结合 的机场道面SMA级配的改进设计方法及详细流 程， 在此基础上提取集料分形特征参数， 采用 Superpave旋转压实过程中的压实高度变化曲线 及其分形分析优化方案。 该方法设计的SMA能保 证形成骨架密实结构， 保证强度要求和较高的高 温性能， 提高机场道面的使用性能。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 115017573 A 2022.09.06 CN 115017573 A 1.一种机场道面SMA级配设计方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 在初选级配 基础上， 通过马歇尔试验 对级配组合进行筛 选， 获取合格级配组合； S2、 对合格的级配组合进行旋转压实试验， 获取旋转压实试验过程中级配组合压实高 度变化曲线， 并基于二维分形维数计算公式对压实高度变化的第一分形维数值进行计算； S3、 基于粒径分布分形维数计算公式， 以4.75为分段指标， 分别计算不小于4.75mm的粒 径级配曲线和不大于4.75m m的粒径级配曲线的第二分形维数值； S4、 对第一分形维数值、 第二分形维数值进行大小比较， 分形维数越大， 认为依据此设 计级配得到的混合料 具有更好的高温抗轮辙 性能。 2.根据权利 要求1所述的机场道面SMA级配设计方法， 其特征在于， 步骤S1中， 以空隙率 VV、 矿料间隙率VMA、 粗集料骨架间隙率VCAmix以及有效沥青饱和度VFA参数对级配组合进 行筛选， 基于马歇尔试验， 剔除上述指标不符合 规范要求的级配方案 。 3.根据权利要求1所述的机场道面SMA级配设计方法， 其特征在于， 步骤S2中， 利用lg (hn/H)与lgn的关系坐标图， 基于分形理论得到的公式(1)， 得到所述第一分形维数值：  （1） 式中： n为压实次数； hn为压实次数为n时的高度变化； H为试件的初始高度； 为回归方 程截距； D为压实高度变化曲线的分形维数。 4.根据权利 要求1所述的机场道面SMA级配设计方法， 其特征在于， 步骤S3中， 利用公式 （2） 得到所述第二分形维数值： （2） 式中： x为筛孔尺寸； mx为不大于尺寸x的集料总质量； M为集料总质量； 为回归方程截 距； D为集料级配质量分形维数。 5.根据权利要求1所述的机场道面SMA级配设计方法， 其特 征在于， 当不同级配设计方案的第 一分形维数值和第 二分形维数值互有大小时， 以第 一分形维 数值较大者 为更优级配； 当第二分形维数值中不小于4.75mm粒径级配曲线的分形维数值和不大于4.75mm粒径 级配曲线分形维数值互有大小时， 不小于4.75mm粒径级配曲线分形维数较大者为更优级 配。 6.根据权利要求1所述的机场道面SMA级配设计方法， 其特征在于， 步骤S1中所述初选 级配基于现行规范 《民用机场沥青混凝土道面施工技术规范》 （MH/T5011 ‑2019） 中SMA标准 级配范围， 以4.75档为控制指标， 初选多种级配方案 。 7.根据权利要求1所述的机场道面SMA级配设计方法， 其特征在于， 步骤S1中所述马歇 尔试验， 根据经验确定初始油石比， 针对不同矿料级配制作SMA混合料马歇尔试件， 马歇尔 试件击实次数为双面75次， 由表干法测定试件的毛体积密度； 计算空隙率VV、 矿料间隙率 VMA、 粗集料骨架间隙率VCAmix、 有效沥青饱和度VFA。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115017573 A 2一种机场道面SMA级 配设计方 法 技术领域 [0001]本发明涉及一种机场道面SMA级配设计方法， 属于级配设计技 术领域。 背景技术 [0002]我国的沥青混合料的设计采用的是马歇尔设计方法， 《民用机场沥青混凝土道面 施工技术规范》 (MH/T5011 ‑2019)则借鉴我国路面混合料设计方法， 并给出了推荐的级配范 围。 SMA作为一种骨架级配结构的沥青混凝土， 必须得确保  SMA形成骨架结构， 检验体积参 数指标是必不可少的步骤。 [0003]马歇尔击试件检验的相关指 标中忽略了混合料成型过程的变化历程， 加之体积参 数指标范围的规定相对较宽， 无法保证能够形成一个较好的S MA骨架结构， 因此常出现满足 各项检验指标的混合料设计配合比应用于实践工程中仍然会出现轮辙等病害， 尤其在机场 道面中， 飞机 接地荷载 大小远高于其 他交通工具， 更容 易导致病害的发生。 [0004]在美国ASSHTO沥 青路面设计指 南中， 混合料采用基于旋转压实仪(SGC)  的体积设 计法， 而superpave体积设计法设计过程复杂且造价昂贵。 发明内容 [0005]针对上述技术问题， 本发明提出一种机场 道面用SMA级配设计方法， 该方法 融合了 马歇尔设计方法和美国的Superpav e方法， 并引入分形 理论进行分析， 可以更有效的用在机 场道面上的级配的选择， 设计的SMA既能形成骨架密实结构， 保证强度要求， 又可保障结构 层较高的高温性能， 提高机场道面的使用性能。 [0006]技术方案： [0007]为了实现上述目的， 本发明采用如下技 术方案： [0008]一种机场道面SMA级配设计方法， 包括以下步骤： [0009]S1、 在初选级配基础上， 通过马歇尔试验对级配组合进行筛选， 获取合格级配组 合； [0010]S2、 对合格 的级配组合进行旋转压实试验， 获取旋转压实试验过程中级配组合压 实高度变化曲线， 并基于二维分形维数计算公式对高度变化的第一分形维数值进行计算； [0011]S3、 基于粒径分布分形维数计算公式， 以4.75为分段指标， 分别计算不小于4.75mm 的粒径级配曲线和不大于4.75m m的粒径级配曲线的第二分形维数值； [0012]S4、 对第一分形维数值、 第二分形维数值进行大小比较， 分形维数越大， 认为依据 此设计级配得到的混合料 具有更好的高温抗轮辙 性能。 [0013]步骤S1中， 以空隙率VV、 矿料间隙率VMA、 粗集料骨架间隙率VCAmix  以及有效沥青 饱和度VFA参数对级配组合进 行筛选， 基于马歇尔试验， 剔除上述指标不符合规范要求的级 配方案。 [0014]步骤S2中， 利用lg(hn/H)与lgn的关系坐标图， 基于分形理论得到的公式(1)， 得到 所述第一分形维数值：说　明　书 1/5 页 3 CN 115017573 A 3