suerave瀝青混合料配合比設(shè)計方法的實踐應(yīng)用

Superpave瀝青混合料配合比設(shè)計方法的實踐應(yīng)用目前國內(nèi)熱拌瀝青混合料配合比設(shè)計大多采用馬歇爾試驗方法，其特點是它注意到瀝青混合料的密實度和空隙特性，進行這樣的分析以確保滿足HMA混合料耐久性要求所適合的空隙比例；但是，隨著各種功能性路面結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，如多碎石瀝青混合料、開級配抗滑磨耗層(OGFC)、SMA結(jié)構(gòu)等采用的是間斷級配或開級配形式的瀝青混合料。而美國瀝青協(xié)會出版的瀝青混合料設(shè)計中規(guī)定馬歇爾法僅適用于連續(xù)級配密實瀝青混合料。同時由于馬歇爾試驗采用的擊實方式不可避免地會造成集料破碎，影響試件的最終試驗結(jié)果，如空隙率和用油量等。更為重要的是馬歇爾試驗方法無法模擬路面碾壓實際情況，不能正確評價瀝青混合料的抗剪強度，正是在充分考慮上述各種因素情況下，剪切旋轉(zhuǎn)壓實儀(ShearGyratoryCompactor簡寫SGC)應(yīng)運而生。剪切旋轉(zhuǎn)壓實儀(SGC)是柔性路面在荷載作用下的機械模擬。它可以近似地模擬荷載在公路上行駛時輪胎與路面的相互作用，通過旋轉(zhuǎn)壓實，使試件中瀝青混合料的密實度達到汽車輪胎實際作用于路面時所產(chǎn)生的密實度，既模擬荷載在路面上產(chǎn)生的垂直壓應(yīng)力。在試件壓實的過程中，剪切旋轉(zhuǎn)壓實儀能夠通過采集的試件混合料壓實數(shù)據(jù)(空隙率、礦料間隙率、瀝青飽和度、壓實度及有效瀝青含量等)，建立與旋轉(zhuǎn)壓實次數(shù)的對應(yīng)關(guān)系，根據(jù)在一定條件下的Superpave交通水準及路面設(shè)計交通荷載情況，確定級配的合理性及瀝青混合料最佳用油量。1單質(zhì)材料要求1.1集料要求集料應(yīng)采用堅硬、潔凈、干燥、無風(fēng)化、無雜質(zhì)的安山巖并要求使用反擊和錘式破碎機經(jīng)三級破碎加工而成，并特別強調(diào)集料的破碎面含量(三個破碎面含量至少為90%)和一定的粗糙度。礦粉采用石灰石研磨而成。主要檢測結(jié)果見表1。1.2改性瀝青由于長余高速公路所處地理位置屬于東北寒冷地區(qū)及根據(jù)SMA結(jié)構(gòu)特點，長余高速公路采用熱塑橡膠SBS型改性瀝青并滿足美國SHRP規(guī)范PG64-34等級要求。改性瀝青檢測指標及結(jié)果見表2。2SMA瀝青混合料試驗檢測2.1級配選擇通過將個別材料的級配數(shù)學(xué)組合為單一級配混合料的方式來確定設(shè)計集料結(jié)構(gòu)，然后將混合料級配同長余高速公路規(guī)范進行比較。級配設(shè)計根據(jù)4個控制篩孔和限制區(qū)要求，按照Superpave規(guī)定合成級配盡量避開限制區(qū)，表3為試驗用4種合成試驗級配和長余高速公路SMA-16級配規(guī)范要求，合成級配見圖1。3SMA-16面層級配Superpave旋轉(zhuǎn)壓實評價3.1旋轉(zhuǎn)壓實參數(shù)的確定根據(jù)美國瀝青協(xié)會(AASHTOPP28-00)試驗規(guī)程，SMA瀝青混合料旋轉(zhuǎn)壓實參數(shù)與單軸荷載(ESALs)能力的對應(yīng)關(guān)系見表4。長余高速公路設(shè)計交通期望值在10×106和30×106單軸載之間，因而旋轉(zhuǎn)壓實參數(shù)采用N初試=8、N設(shè)計=100、N最大=160。鞋瀝青混合料短聾期老化條件為褲13蝶5要℃券烘箱中獨烘庸2劉h英，然后躍在禾13迅5災(zāi)℃靜條件下進行瀝勁青混合料試件抓的旋轉(zhuǎn)壓實。婦3.2件粗集料的間茅隙率即VCA司DRC案VCA筐DRC句是根據(jù)比4.75mm葉以上粗集料毛奪體積相對密觀度希r代ca箭及用搗實法測預(yù)定悉4.75mm德以上粗集料的雁松方毛體積相沾對密額度交r框s她計算得到。麻4化種試驗級壁配駱VCADR槍C鋤計算結(jié)果見騙表螺5律。破3.3聚試件制備揉用揭Superp肆av改e瘦旋轉(zhuǎn)壓實儀，本對每種試驗級版配混合料至少徒壓腫實霞2截個試件。為確幫定混合料最大糟理論密度還需序準御備駁2士個試樣，對壓列實試件通叔常曲4700慣g脅集料質(zhì)量即可拾，對確定最大蜻理論密度測定黑通也常悶2000輪g允即可。午為最大限度模貧擬瀝青混合料索拌和情況，對爺選定的禁PG64-3乞4巨結(jié)合料，在相府應(yīng)的拌和溫獨度笑16通5術(shù)～侵17央5批℃贊拌和試樣，再掛將該混合料放紀進貌13寄5依℃訓(xùn)烘箱放寇置伯2蠻h好對試樣進行短過期老化。然后粗將短期老化的傅試樣置于另一穩(wěn)烘箱，使其溫柜度達到壓實溫疤度碗13喚5飄～塑14極5邁℃此，然后取出試機樣冷卻至室溫押以便測定混合惕料最大理論密旱度。丹3.牽4反濕數(shù)據(jù)處理分析話采用粗Superp舌av厘e躍旋轉(zhuǎn)壓實儀，客按確定的旋轉(zhuǎn)術(shù)壓實次數(shù)，初知始油石比采娛用漲6.2或%考，得到有關(guān)瀝唱青混合料各項該性能指標數(shù)據(jù)學(xué)，偏4粥種試驗級遇配市SMA-1碗6推旋轉(zhuǎn)壓實試驗兵結(jié)果匯總見常表熔6媽。粗集料的吸撈水率可以滿足側(cè)交通部規(guī)范要有求，鑒于集料天的吸水率與吸胖附瀝青沒有直藝接的關(guān)系，因市此本試驗采用賠集料的有效比茂重代替合成集怠料的毛體積比爽重方式，即：背G穩(wěn)se銳=G砌sb開+0.8(質(zhì)G逐sa行-G從sb鄭)辛矮(1)寒式中：僻G植se著為合成集料的獻有效密度，焰g/cm書3浸；灣G刮sb維為合成集料的排毛體積密度，射g/cm死3悶；若G倍sa串為合成集料的減表觀密度，傘g/cm堂3其。好比較表屢5啦和榨表輛6肆，可以發(fā)莊現(xiàn)緒2遮號驅(qū)(偶粗級配上違限蠢)攻的記VCA剛mix凡小于培VCA租DRC妨，而且濟VM稀A袋小單于鍛17.0培%叫的最低要求，厲同時從趙表水4捕亦可發(fā)圍現(xiàn)律2壺號試驗級插配禍4.75m浸m己通過率詞達杯30壤%政，這說來明疏2芬號級配偏細，槳無法形成粗集修料的嵌擠，也卡沒有足夠的空老間供瑪蹄脂填痕充。在同樣壓澆實次姜數(shù)凡(10頓0孤次燕)曬時的壓實度高岸達遮99.2魔%污，這說旬明媽2肌號級配不先是播SM謝A貸結(jié)構(gòu)，需要進究行調(diào)整材?；I1穿號運(躬粗級配下滾限稼)葵盡表管可以實斑現(xiàn)塘SM掀A免嵌擠結(jié)構(gòu)，但曠空隙旅率形(5.43%盤)許高轟于石4勸%蹈的要求覺，壘10膽0蝴次壓實的壓實慈度卷(94.4%叉)份也小鞭于拜95產(chǎn)%頃的最低要求牧，依4.75m粘m足通過率羽為翠22促%牙，級配偏粗，格可以通過調(diào)整粱級配或增加用看油量進行微調(diào)敘。劣3甘號喚(講粗級配中責(zé)值漂)范和絹4效號鴨(伯細級配中棄值柄)猴可以完全滿足裙要求。柿用筐3溜號襪和態(tài)4興號試驗級配通學(xué)過變化油石環(huán)比呀(±0.3%盲)午，測定空隙率朽，確定最佳油理石比。試驗結(jié)驚果見輔表樣7喂。德從表陷7段可以發(fā)現(xiàn)，如樂果試驗采慈用寫5.9泊%闊的油石比，盡暈管其他各項指申標滿餓足晶SM狐A擇結(jié)構(gòu)要求，校但拳3看號稠和蛾4昨號空隙率分別均為奧4.1亂6機和常4.1童7彈，高竹于特SMA-1忽6梳空隙殲率喊3龜%兼～婦4媽%誓的要求，如果禾按芝4鋼%攜的空隙率控制待，則此時油石次比應(yīng)提高新到俗6.0湯3卻。試驗采用油隊石比蒙為將6.5獵%隔可以滿走足據(jù)SM造A盟結(jié)構(gòu)各項指標桶要求，而此時山按霜4求%數(shù)的空隙率控制掉，油石比可以頭降低伯到前6.24補%恥。從節(jié)省瀝青姥用量的角度出瓶發(fā)，長余高速須公路最終確定與采用最佳油石積比盒OA萌C障為駕6.0朽%饞～崖6.2等%驟，目標空隙率風(fēng)為宏3段%踩～塔4儀%緩。少4鐵瀝青混合料視高溫穩(wěn)定性試宜驗灌按《公路工程巨瀝青及瀝青混蓬合料試驗規(guī)程域》夜(JTJ05圖2緣—肚2000心)賠進行油石比搖為框6.2槳%鉗的豪SMA-1遞6梁粗級配中森值輩(筆3賄號干)鑼瀝青混合料車擔轍試驗，試驗筆檢測結(jié)果見賀表隸8紀，其動穩(wěn)定度嗚滿足改性瀝青么混凝土配合比席設(shè)計檢測指標掠中車轍動穩(wěn)定舞度大款于景300呼0臨次殿/m吹m掃的要求。榜5傳水損害試驗雹結(jié)果養(yǎng)按梢AASHTO遮T28連3晴規(guī)程進行了油些石比辱為跨6.2柱%旋的工SMA-1緣6樹粗級配中旗值傷(認3昆號燃)踢瀝青混合料凍渣融劈裂試驗，道檢測結(jié)果見礦表協(xié)9安。其凍融劈裂駕殘留強度御比休TS點R茅平均值誕為虧92.7誠%洋，滿足改性瀝拳青混凝土配合丑比設(shè)計檢驗指寨標中凍融劈裂娘強度比大萄于攤80廟%諷的要求。6粉膠比霸由于回收礦粉那中不可避免會男含有少量泥土該和其他不潔雜治質(zhì)，相當一部求分含量并不是藝真正意義上的算礦粉銅(現(xiàn)研細的石灰班石俯)街，回收礦粉的玻存在將嚴重影體響到瀝青混合守料的動穩(wěn)定度支和馬歇爾穩(wěn)定銹度，因此長余罪高速公路不允柿許使用回收礦箱粉。長余高速皂公路統(tǒng)計表明寶回收礦粉占礦控粉總量州的擴10敬%傾。同時考慮礦析料要吸收一部路分瀝青，因此撓在計算粉膠比鳴時采用有效瀝另青含量。采答用率3智號哭(長粗級配中閥值鼻)屯試驗級配，計練算結(jié)果見鄰表唐1坐0扶。親其中縮G弟b訊、煎P濤ba誼、規(guī)P近b坑、項P搭be鏟分別代表瀝青語密度逐(波g/cm自3揚)晶、礦料吸附瀝殘青含瓣量改(%費)怕、瀝青含量和亡有效瀝青含第量公(%捐)覽。國外有些資丈料統(tǒng)計顯報示惡SM扎A育結(jié)構(gòu)的粉膠比榜在青2福%酷左右，這是由截于國外的集料蘆比較潔凈，允雄許使用回收礦羞粉的緣故。7結(jié)論雄(1既)際本試驗在考慮潛骨料吸收部分叨瀝青后，利褲用析Superp減av吸e坊旋轉(zhuǎn)壓實儀驗敞證昌4永個試驗級配后貢，壟2課號試驗級配匪4.75mm壺通過率達圓到固30已%明以上時由于細畢集料含量較大踢，已不能有效查形中成稅SMA-1睛6挽粗骨架結(jié)構(gòu)，棋因此比較長余鉗高速公路級配樸上限可以發(fā)現(xiàn)福4.75mm艇通過率達廢到塞30年%粗，因此有必要大調(diào)整級配塵4.75mm但通過率職到使22盤%秋～密28逼%經(jīng)，但是由于拘4.75mm遞通過率范圍較戚窄，在實際工閱程中較難控制滑，同時也會造淚成材料成本上梯升，因此放寬池到茫22枯%躍～仙30鞠%斃還是切實可行詢的。離(2釘)辦通固過烈4新個試驗級配試烈驗表明在工程浙實踐中盡量采覺用接近長余高濫速公路級配規(guī)塘范的中值，即至盡量接撈近破3浩號看和蕉4慰號試驗級配，染較理想屬的皺SM肺A松結(jié)構(gòu)級配應(yīng)當墾是粗集料偏低崇些，礦粉含量妄偏高些，這是怠因為考慮到部骨分礦粉同粉塵旬一同被廢棄的姑緣故，否則會恒造成瀝青瑪蹄滾脂填充效果不弱明顯，空隙率弓偏高。比框較恢3識號慣和徒4蕩號試驗級配，龍在實際施工過遭程中應(yīng)盡量采午用啦3盾號級配作為目跳標配合比。釣(3微)剃改性瀝青混合滾料油石比范圍邀在稿6.0曉%溉～檢6.5快%扇之間，但考慮務(wù)長余高速公路棚所處地理氣候俗環(huán)境和從節(jié)省淡瀝青的角度出田發(fā)，長余高速鉤公路實際采用虜油石比翅為諸6.0新%聞～像6.2疼%父，空隙率控制灑在挪3驟%舅～鍋4帽%浮，壓實度按瀝酸青混合料最大蘇理論密度灶的涉95稈%影控制，通過對血長余高速公鈴路鐮8集個拌和站瀝青噴混合料拌和及害路面碾壓統(tǒng)計附表明按上述要春求控制在