Superpave配合比设计方法应用研究.pdf

李瑞红等 S u p e r p a v e配合比设计方法应用研究 DOI 1 0 1 3 9 0 5 j cn k i d w z 2 0 1 5 0 9 0 0 9 S u p e r p a v e配合比设计方法应用研究 李瑞红 陈向阳 高苏 梅华 张雯超 许茜 南通职业大 学 江苏南通2 2 6 0 0 7 摘 要 利用锡太一级公路对 S u p l9 沥青混合料进行目标配合比设计 利用马歇尔试验制作试件 确定最佳 沥青用量 进行水稳定性及高温稳定性试验 最终得到目标配合比设计结果 并对该设计方法得到的结论进行验证 确定符合当地环境和各项指标的S u p e r p a v e 配合比设计 对提高路面的耐久性和使用性能具有重要的意义 关键词 沥青混合 S u p e r p a v e 配合 比设计 级配 中图分类号 T U 5 2 8 4 2 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 1 6 8 6 4 2 0 1 5 0 9 0 0 2 3 0 2 APP LI CAT I ON RES EARCH oF S UP ERP A r E XTURE RAT I O DES I GN ME THOD L I R u i h o n g C H E N X i a n g y a n g G A O S u ME I H u a Z H A N G We n ch a o X U Q ia n N a n t o n g V o ca t io n a l U n iv e r s it y J i a n g s u n a n t o n g 2 2 6 0 0 7 C h i n a Ab s t r a ct I n t h is p a p e r t a k e fi r s t cla s s h i g h wa y f o r e x a mp le t a r g e t mi x t u r e r a t io o f S u p l9 a s p h al t mix t u r e i s d e s ig n e d b y S u p e r p a v e mix t u r e r a t io d e s ign me t h o d t h e o p t imu m a s p h al t co n t e n t is d e t e r min e d b y u s e o f Ma r s h a l l t e s t w a t e r s t a b i lit y t e s t a n d h e a t s t a b ilit y t e s t i s ma d e fi n al t a r g e t mix d e s i g n r e s u I t s are o b t a in e d Ke y wo r d s a s p h al t mi x t u r e S u p e r p a v e mi x t u r e r a t io d e s ign g r a d a t io n 随着车辆的数量也逐年增加 大型货车的吨位也 在逐年提高 重大节假 日高速公路小型车辆放行的规 定 近年来高等级公路 出现较为严重 的车辙 泛油 松 散及水损坏等早期破坏 保证沥青混合料使用性能 的前提条件是 良好的配合 比设计 合理的设计方法 是保证使沥青混合料具有良好的配合 比的前提条件 对沥青路面的使用性能起着十分关键的作用 直接影 响着沥青路面的实际使用性能及耐久性 1 S u p e r p a v e配合比设计方法 马歇尔方法是我国道路沥青混合料配合 比的配 制中使用较多的方法 S u p e r p a v e方法是 国外在道路 沥青混合料配合比中采用较多的方法 S H R P开发出 一 种把热拌沥青混合料 H M A 的材料特性与路面使 用性能联系在一起 的体系 它包括热拌沥青混合料 配合比设计和分析体系以及集成体系各部分 的计算 等 从 S u p e r p a v e 技术出现以来 我 国对 S u p e r p a v e 技 术的研究大多还停留在简单的直接应用上 在 S u p e r p a v e设计方法的研究仍然很有限 存在很多问题 更 深层次的研究也 比较有限 我们应结合我国的实际 情况 批判地继承和发展地研究 S u p e r p a v e 设计方法 2 设计集料结构的选择 文中以锡太一级公路为例 以锡太 L M 2标的中面 层 S u p l9沥青混合料进行 目标配合比设计 锡太一级 公路把美 国 S u p e r p a v e沥青 混合料设计 标准 A I S P 1 作为参考 并利用 国内的 J T J 0 3 2 9 4 公路沥青 路面施工技术规范 标准中规定的马歇尔试验为试验 方法 通过对试验数据处理 得出 S u p l9室内配合 比的 马歇尔试验数据 依据试验结果 进行 了水稳定性能 浸水马歇尔试验 高温性能 车辙试验 试验验证 1 沥青用量 设计最佳油石比是混合料设计 最核心部分 不同混合料油石 比很大程序影响混合料 的使用性能 沥青用量多 了 易产生车辙现象 少 了 易导致强度不足 它是影响油石比的关键因素 l0 0 6 D 加 0 粒径 mm 图 1 初试三种级配曲线 参考 S u p e r p a v e 设计 分别测定集料粗 中 细三种 集料的物理指标 列如密度 含水率等 利用初始沥 青含量分别制成试件 进行试验 当空隙率为4 时 分别计算出这三个级配的沥青混合料的沥青用量 并 低温建筑技术 2 0 1 5 年第9期 总第 2 0 7期 对沥青混合料的粒料间隙率 V M A 饱和度 V F A 矿粉与有效沥青之比 F A 初始旋转次数的压实度 G m m 等进行测定 得出数据 图 1 为初试三 种级配曲线 级配满足要求 在允许范围内 2 试验级配的评 价 根据粗 中细三种 不 同的 级配估算沥青用量 采用 4 3 沥青用量制成几组标 准试件 设定符合试验的温度 旋转压实仪的单位压 力为 0 6 MP a 制做标准试件 根据交通量数据 大于 a 用油量 用油量 2 0 0 0 0 0 0 0次 确定初始压实次数 设计压实次数和最 大压实次数 分别为 8次 1 0 0次 1 6 0次 成型后的 试件静置 1 2 h后脱模 测定其毛体积相对密度 并采 用计算值确定最大理论密度 计算出空隙率 矿料骨 架空间隙率 沥青饱和度 根据三种级配估算沥青用 量在4 5 4 4 4 3 时的试验 可以得压实度大的 级配且符合 S u p e l T a v e设计要求 以此级配为设计级配 髫 8 5 0 8 0 0 7 5 0 7 0 O 6 5 0 6 0 0 5 5 0 用油量 一 一 一 J J 一 一 一 一 一 一一 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 用油量 图2 沥青混合料 S u p e r p a v e 体积指标与沥青用量关系曲线 3 设计级配的沥青用量 设计级配确定后 还需确定设计旋转压实次数下空隙率为 4 的沥青用 量 根据 S u p e r g I a v e设计方法 选择沥青用量为 3 8 0 4 3 0 4 8 0 5 3 0 N设计压实次数为 lO O次 表 1 设计级配 四种 沥青 用 试验 结果汇总 沥青用量 3 8 4 3 4 8 5 3 最 大 理 论 密 度 g e m 2 5 4 4 2 5 2 8 2 5 1 4 2 4 9 8 试件编号 1 2 1 2 1 2 1 2 毛 体 积 密 度 g cm I 3 2 4 1 1 2 4 1 3 2 4 2 7 2 4 2 5 2 4 4 0 2 4 3 6 2 4 4 7 2 4 4 3 初始压实 8 4 2 0 8 5 0 o 8 5 7 0 骶9 0 设计压实度 9 4 舳 9 6 0 0 9 7 0 o 9 7 9 0 根据 表 1中 可 以 得 到 沥 青 用 量 为 3 8 0 4 3 0 4 8 0 5 3 0 时的体积性质 推算 出设计沥 青用量为4 3 2 及其对应的体积性质 见表 2 4 设计结果 采用经验沥青用量 4 3 2 成型 试件 测定在最大压实度为 1 6 0次时 试件中沥青用量 为4 3 2 时的体积指标 结论为 沥青用量 4 3 2 压实度 9 6 1 V MA为 1 3 0 2 大于 1 3 O V F A为 6 9 0 2 在 6 5 一 7 5 之间 F A为 1 2 4满足 0 6 1 2 初始压 实度 8 5 6 小 于 8 9 最 大压实度 9 7 6 小于 9 8 沥青混合料 S u p e r p a v e 体积指标与 沥青用量关系曲线见图2 表 2 四种沥青用量沥青混合料体积性质 注 表示当 级配通过限制区下方 粉胶比 可增加到0 8 一 1 6 分析试验数据 设计级配为密实度大的级配 配 合比为集料 1 集料 2 集料 3 集料 4 矿粉 2 8 0 O O 0 0 O 0 0 6 5 4 3 2 1 0 李瑞红等 S u p e r p a v e配合 比设计方 法应用研究 3 3 0 1 2 0 2 3 0 4 0 混合料体积指标为 为 4 S u p e r p a v e标 准 为 4 V MA为 l3 0 2 1 3 0 V F A 为 6 9 0 2 在 6 5 一7 5 之 间 D P 为 1 2 4在 0 6 1 2之 间 G m m 最 初 8 5 6 8 9 G m m 最 大 9 7 6 9 8 3 S u p 1 9路用性能分析 1 马歇尔试验 试件采用马歇尔试验方法成 型 得 到的马歇尔指标为 击实次数正反 7 5次 稳定 度 k N 1 1 4 5 流值 0 1 m m 2 2 4 空隙率 4 8在 3 5 5 5 之 间 沥青饱和度 为 6 6 9 o 大于 6 0 小于7 5 在允许值范围内 残留稳定度 为 8 9 8大 于要求值 8 5 2 水稳定性及高温稳定性试验 以最佳油石 比成型试件后 进行浸水 马歇尔试验 冻融劈裂试验 和车辙试验 6 0 C 通过浸水马歇尔稳定度得出 马 歇尔稳定度 1 1 4 5 k N 浸水马歇尔稳定度 1 0 2 8 k N 残 留稳定度 8 9 8 大于要求值 8 5 均满足要求 最 佳油 石 比下 的冻 融 劈 裂 检 验 无 条 件 劈 裂 强 度 0 9 8 6 2 M P a 条件劈裂强度为 0 8 6 0 0 M P a T S R 8 7 2 大于要求值 8 0 车辙试验结果 沥青用量 4 3 动 稳定度平均值 3 8 3 9 b m m 大于等于要求值 采用 符合要求的原材料 最佳沥青用量为4 3 油石比为 4 5 制成试件 的空隙率 V M A V F A 饱和度 等数 值均满足要求 且抗水害性能 良好 本次利用 S u p e r 上接 第 l4页 护方式对 R P C抗压性能 的影 响 试 验结果表 明 没有 进行蒸汽养护 的试块 强度很 低 是 由于在 常温下 活性 材料发生水化反应的程度不高 甚至有些没有发生二 次水化反应 高温养护可促使水化反应迅速进行 同 时高温养护能够促使试块内部气体排出 使得强度提 高 养护方式及蒸汽养护天数对其强度影响规律及 其作用机理还有待进一步研究 1 5 最优配合比的选择 表 2 最优 R P C配合比 水胶比水泥硅灰矿渣粉石英砂 减水剂 钢纤维 水 0 2 0 1 0 3 0 2 5 1 2 2 0 0 4 6 5 0 2 0 l 0 3 0 2 5 1 2 2 3 0 4 6 6 通过对试验 中各 组试块 的流 动度性 能指 标 抗 压 强度和经济指标的综合考虑 因加入钢纤维会使造价 大大增高 文中选择 了两组最优配比 一组含钢纤维 另一组未含钢纤维 比值为体积比 如表 2 所示 2结语 水 胶 比是影 响 R P C强度 的关 键 因素 在 一定 范 围内 随着水胶比的增大 抗压强度逐渐降低 而流动 p a v e 配合比设计进行目标配合比设计结果可为生产 配合 比设计提供依据和参考 但 S u p e r p a v e仍需不断 进行试验研究 通过生产配合 比的设计及验证 确定 符合当地环境和各项指标的S u p e r p a v e 配合比设计 这 对提高路面耐久性和使用性能具有重要意义 4结语 锡太公路用 S u p e r p a v e 配合比设计方法 在合理选 择原材料的基础上 对 S u p l9沥青混合料进行 目标配 合 比设计 既结合我国实际情况 又批判地继承和发 展地研究 S u p e r p a v e 设计方法 取得了良好效果 为以 后的沥青混合料配合比研究提供了参考 参考文献 1 陈泽宏 沥青混合料不同配合比设计方法对比研究 D 长 沙 湖南大学 2 0 1 4 2 汤雄 S u p e r p a v e在甘肃 高速 公路 沥青路 面中 的研究 与应用 D 重庆 重庆交通大学 2 0 1 2 4 3 林彩明 炎热多雨地区 A C一1 0型沥青混凝土配合比设计 J 大众科技 2 0 1 2 5 7 5 4 郑鑫 基于 S u p e r p a v e和马歇尔方法的沥青混合料优化设计 研究 D 西安 长安大学 2 0 O 8 5 收稿 日期 2 0 1 5 0 5 一1 3 作者简介 李瑞红 1 9 8 0一 女 黑龙江鸡西人 硕士研究 生