道路交叉口沥青混合料路用性能研究.pdf

樊兴华 等 道路交叉口沥青混合料路用性能研究 1 4 7 道路交叉口沥青混合料路用性能研究 樊兴华1 薛振华2 1 陕西铁路工程职业技术学院 陕西渭南7 1 4 0 0 0 2 内蒙古农业大学林业1 程学院 呼和浩特0 1 0 0 1 8 摘要 针对南京市气候和道路交叉1 2 的交通特点 采用a c 一1 3 c s m a 一1 3 两种矿料级配 与两种沥青共组成四种沥青混合料进行路用性能试验 测定了沥青混合料的水稳定性 高温稳定 性 低温抗裂性 抗压强度和抗拉强度 提出了适用于南京市道路交叉口路面面层的沥青混合料 类型 关键词 道路交叉口 车辙 气候 沥青混合料 路用性能 中图分类号 t u 4 1 6 2 1 7文献标志码 a文章编号 1 0 0 3 8 8 2 5 2 0 1 0 0 6 0 1 4 7 0 3 0 前言 沥青混合料是一种简单流变材料 其变形是温度 和荷载作用时间的函数 国外研究得出的经典说法 是 沥青混合料的高温抗车辙性能除与沥青性质有关 外 还有6 0 依赖于矿料骨架的嵌挤作用 因此 如何设计以提高抗车辙能力为主 同时改善水稳定 性 低温抗裂性能等综合路用性能的路面材料 以适 应南京市特殊的气候条件和城市交叉口的交通特性 具有理论意义和实用价值 1 原材料性质与矿料级配选择 针对道路交叉口路面表面层强磨耗的需要 研究 中优选高强耐磨的玄武岩和石灰岩矿粉及木质素纤 维 选用道路石油沥青和改性沥青 经试验测定各项 技术指标均满足规范的要求 针对南京市气候和道 收稿日期 2 0 1 0 一0 4 2 9 作者简介 樊兴华 1 9 8 1 一 女 内蒙古锡林浩特人 助教 硕 士 主要研究方向为道路工程设计及施工 e m a i l f a n x i n g h u a l 9 8 1 s i n a t o m 路交叉口的交通特点 在借鉴国内外现有研究成果的 基础上 研究中采用了a c 一1 3 c s m a 一1 3 两种矿 料进行对比试验 级配组成见表l 表l两组级配通过的质量百分率 筛孔尺 a c 一1 3 cs m a 1 3 寸 m m级配范围级配中值调整值 级配范围级配中值调整值 1 6l o o1 0 0 01 0 0 01 0 01 0 0 01 0 0 o 1 3 29 0 一1 0 09 5 0 9 6 0 9 0 1 0 09 5 o9 2 6 9 56 8 8 57 6 57 7 95 0 7 56 2 55 8 6 4 7 53 8 6 85 3 04 9 62 0 3 42 7 02 6 6 2 3 62 4 5 03 7 o3 2 o1 5 2 62 0 52 1 2 1 1 81 5 3 82 6 52 2 11 4 2 41 9 01 7 8 0 6 1 0 一2 81 9 o1 3 71 2 2 01 6 o 1 5 o 0 37 2 0 1 3 51 0 11 0 1 61 3 01 3 7 o 1 55 1 5 o 08 19 1 51 2 01 2 6 0 0 7 54 86 o6 38 一1 2l o 01 0 6 s t a b i l i z i n gf a c t o r so fh i g hl o e s ss l o p eo fy a n a na i r p o r tu s i n gg r a yc o r r e l a t i o nm e t h o d c h e nh a i m i n g g uq i a n g k a n g s c h o o lo fe n g i n e e r i n g a i rf o r c ee n g i n e e r i n gu n i v e r s i t y x i a n7 1 0 0 3 8 c h i n a a b s t r a c t i n n e rf r i c t i o n a la n g l e c o h e s i v es t r e n g t h s l o p eh e i g h t a v e r a g es l o p er a t i oa n du n i tw e i g h ts h a l lb e c o n s i d e r e di ns t a b i l i t yd e s i g no fh i g hl o e s ss l o p e i ti sv e r yi m p o r t a n tt os t u d yt h el e a d i n gf a c t o r so fp a r a m e t e r s i ns l o p es t a b i l i t y t h i sp a p e ra n a l y z e ss t a b i l i t yp a r a m e t e r so fh i g hl o e s ss l o p eo fy a h a l la i r p o r tu s i n gg r a y c o r r e l a t i o nm e t h o d k e yw o r d s h i g hs l o p e g r a yc o r r e l a t i o nm e t h o d p a r a m e t e ra n a l y s i s 万方数据 1 4 8 路基工程 s u b 删ee n g i n e e r i n g 2 0 1 0 年第6 期 总第1 5 3 期 a c 一1 3 是连续型密级配沥青混合料 考虑到南 京多雨潮湿 夏季炎热并是重载交通地区 故选粗型 的密级配沥青混合料 调整级配时 在减小4 7 5m m 和2 3 6m m 集料的通过率的同时 适当增加0 0 7 5 m l n 集料通过率 使级配范围曲线呈s 形 并取中等 或偏高水平的设计空隙率 j s m a 一1 3 属于间断级配骨架型密实混合料 级 配曲线都采用 s 形 可提高沥青混凝土的抗车辙 能力 s m a 中由粗集料构建的坚固的骨架结构具有 优异的抵抗永久变形能力 而填充粗集料骨架孔隙的 丰富沥青玛蹄脂则赋予s m a 良好的耐久性 虽然 s m a 对材料和工艺要求较高 初期建设费用也比沥 青混凝土 a c 略高 但使用寿命较长 路面全寿 命成本较低 并具有可持续的环境效益h 1 表2 马歇尔试验结果 混合料最佳油毛体积密度空隙稳定流值 类型 沥青类型 石肜 s 0 3 1 3 夥 度 k n 咖 s m a 一1 3 捣实状态下的粗集料松装间隙率 v c a 为4 1 5 6 大于v c a 胁的4 0 2 6 谢伦堡试 验析漏值为0 0 9 及肯特堡飞散试验飞散值为 8 1 均满足规范要求 3 混合料性能试验 3 1 水稳定性 采用浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验评价沥青混 2 配合比设计 合料的水稳定性 分别以残留稳定度和劈裂强度比作 混合料配比按规范确定 马歇尔试验最佳油石 评定指标 见表3 比结果见表2 表3 浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验结果 浸水马歇尔试验冻融劈裂试验 混合料 类型 沥青类型稳定度浸水4 8 h 后稳残留稳r 九 未冻融 r 庀 冻融 残留稳 k n 定度 k n定度 m p a m p a定度 道路石油沥青 1 2 1 81 1 2 38 6 00 6 8 l0 4 5 87 6 7 a c 一1 3 c 改性沥青 1 3 0 61 0 9 78 0 40 5 6 50 4 8 7 8 6 1 道路石油沥青 6 2 76 3 21 0 0 70 8 6 60 6 5 37 5 4 s m a 1 3 改性沥青 9 5 59 0 09 4 21 0 0 80 8 2 48 1 8 由表3 看出 四组沥青混合料水稳定性均很好 且满足规范的技术要求心 3 2 高温稳定性 对沥青混合料的高温稳定性评价方法很多 其中 马歇尔稳定度试验主要是用于确定混合料最佳沥青用 量和施工质量管理 并不能正确地反映材料的抗车辙 能力 而车辙试验结果与实际路面车辙有极好的相关 性h 因此 采用车辙试验的动稳定度评价沥青混合 料的高温稳定性 见表4 表4 车辙试验结果 a c 一1 3 c s m a 1 3 混合料类型 道路石油沥青改性沥青道路石油沥青改性沥青 动稳定度 9 7 25 5 6 82 3 1 8 7 5 8 3 次 m m 从表4 看出 车辙试验的动稳定度均满足规范一 要求 而s m a 一1 3 改性沥青混合料的抗车辙性能明 显优于其它三种 故s m a 一1 3 改性沥青混合料更适 合于道路交叉口路面 3 3 低温抗裂性 应对密级配沥青混合料在温度一1 0 加载速 率5 0m m m i n 的条件下进行弯曲试验 测定破坏强 度 破坏应变 破坏劲度模量 并根据应力应变曲线 的形状 综合评价沥青混合料的低温抗裂性能 规 范规定 采用0 c 弯曲破坏荷载1 0 的应力条件下 对规定尺寸的沥青混合料小梁进行弯曲蠕变试验 并 以应变速率作为评价指标 试验结果如图1 其中 1 代表道路石油沥青 2 代表改性沥青 以下相同 研究中采用弯曲试验及弯曲蠕变试验评价沥青混合料 的低温抗裂性冲 7o 万方数据 樊兴华 等 道路交叉口沥青混合料路用性能研究 1 4 9 i 制 倒 蜂 餐 a c l a c 2s m a l s m a 2 混合料类型 b 弯曲蠕变试验 图1弯曲试验及弯曲蠕变试验结果比较 由图l 看出 四组沥青混合料的破坏应变均满足 规范一1 0 弯曲试验不宜低于20 0 0 的要求 s m a 1 3 改性沥青混合料的弯曲蠕变速率最大 说明此 混合料的低温抗裂性能最好 适宜交叉口路面 3 4 单轴压缩试验 2 0 单轴压缩试验结果见图2 由图2 看出 改 性沥青混合料的抗压强度明显优于道路石油沥青的混 合料 其中 s m a 改性沥青混合料的抗压强度最优 已 魁 憩 出 j s 仞 f i 一 点t a c la c 2b m a ls m a 2 混合料类型 图2 单轴压缩试验结果比较 3 5 劈裂试验 一2 0 和1 5 劈裂试验结果见图3 由图3 看 出 改性沥青混合料的劈裂抗拉强度明显优于道路石 油沥青的混合料 其中 s m a 改性沥青混合料的劈 裂抗拉强度最优 图3 劈裂试验结果比较 4 结论 针对南京市道路交叉口路面车辙状况和气候特 点 上面层沥青混合料组成设计应采用s m a 一1 3 改 性沥青混合料 参考文献 1 c r o s ssa a d u o s e ia h a i n i nm r e f f e c t so fg r a d a t i o no np d f o r l n a d c eo f a s p h a l t m i x t u r e s j t r a n s p o r t a t i o nr e s e a r c hb o a r d 1 9 9 9 1 1 0 一1 4 2 j t gf 4 0 2 0 0 4 公路沥青路面施工技术规范 s 北京 人民交通出 版社 2 0 0 4 3 沈金安 李福晋 陈景 高速公路沥青路面早期损坏分析与防治对策 m 北京 人民交通出版社 2 0 0 4 4 6 9 4 余叔藩 s m a 路面设计与施t m 北京 人民交通出版社 2 0 0 2 5 沈金安 沥青及沥青混合料路用性能 m 北京 人民交通出版社 2 0 0 1 3 0 0 3 5 6 6 刖0 5 2 2 0 0 0 公路工程沥青及沥青混合料试验规程 s 人民交通 出版社 2 0 0 0 7 沙庆林 高速公路沥青路面早期破坏现象及预防 m 北京 人民交 通出版社 2 0 0 1 s t u d yo np a v e m e n tp e r f o r m a n c eo fa s p h a l tm i x t u r ei nr o a di n t e r s e c t i o n f a nx i n g h u a l x u ez h e n h u a 2 1 s h a n x ir a i l w a ye n g i n e e r i n gi n s t i t u t e w e i n a n7 1 4 0 0 0 s h a n x i c h i n a 2 s c h o o lo ff o r e s t r ye n 矛n e e r i n g i n n e rm o n g o l i aa g r i c u l t u r a lu n i v e r s i t y h o h h o t0 1 0 0 1 8 c h i n a a b s t r a c t a c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r i s t i c so fn a n j i n gc l i m a t ea n dt h et r a f f i ci nr o a di n t e r s e c t i o n f o u ra s p h a l t m i x t u r e sm a d eo ft w om i n e r a lg r a d a t i o n so fa c 一1 3 c s m a 一1 3a n dt w oa s p h a l t sa r et e s t e dt h e i rr e s p e c t i v e p a v e m e n tp e r f o r m a n c e t h ew a t e rs t a b i l i t y h i g ht e m p e r a t u r es t a b i l i t y l o wt e m p e r a t u r ec r a c k i n gr e s i s t a n c e c o m p r e s s i v es t r e n g t ha n dt e n s i l es t r e n g t ho fa s p h a l tm i x t u r ea r em e a s u r e d b a s e do nt h i s t h ea s p h a l tm i x t u r e t y p ea p p l i c a b l ef o rn a n j i n gr o a di n t e r s e c t i o np a v e m e n ti sp u tf o r w a r d k e yw o r d s r o a di n t e r s