suerave沥青混合料配合比设计方法的实践应用

Superpave沥青混合料配合比设计方法的实践应用目前国内热拌沥青混合料配合比设计大多采用马歇尔试验方法，其特点是它注意到沥青混合料的密实度和空隙特性，进行这样的分析以确保满足HMA混合料耐久性要求所适合的空隙比例；但是，随着各种功能性路面结构的出现，如多碎石沥青混合料、开级配抗滑磨耗层(OGFC)、SMA结构等采用的是间断级配或开级配形式的沥青混合料。而美国沥青协会出版的沥青混合料设计中规定马歇尔法仅适用于连续级配密实沥青混合料。同时由于马歇尔试验采用的击实方式不可避免地会造成集料破碎，影响试件的最终试验结果，如空隙率和用油量等。更为重要的是马歇尔试验方法无法模拟路面碾压实际情况，不能正确评价沥青混合料的抗剪强度，正是在充分考虑上述各种因素情况下，剪切旋转压实仪(ShearGyratoryCompactor简写SGC)应运而生。剪切旋转压实仪(SGC)是柔性路面在荷载作用下的机械模拟。它可以近似地模拟荷载在公路上行驶时轮胎与路面的相互作用，通过旋转压实，使试件中沥青混合料的密实度达到汽车轮胎实际作用于路面时所产生的密实度，既模拟荷载在路面上产生的垂直压应力。在试件压实的过程中，剪切旋转压实仪能够通过采集的试件混合料压实数据(空隙率、矿料间隙率、沥青饱和度、压实度及有效沥青含量等)，建立与旋转压实次数的对应关系，根据在一定条件下的Superpave交通水准及路面设计交通荷载情况，确定级配的合理性及沥青混合料最佳用油量。1单质材料要求1.1集料要求集料应采用坚硬、洁净、干燥、无风化、无杂质的安山岩并要求使用反击和锤式破碎机经三级破碎加工而成，并特别强调集料的破碎面含量(三个破碎面含量至少为90%)和一定的粗糙度。矿粉采用石灰石研磨而成。主要检测结果见表1。1.2改性沥青由于长余高速公路所处地理位置属于东北寒冷地区及根据SMA结构特点，长余高速公路采用热塑橡胶SBS型改性沥青并满足美国SHRP规范PG64-34等级要求。改性沥青检测指标及结果见表2。2SMA沥青混合料试验检测2.1级配选择通过将个别材料的级配数学组合为单一级配混合料的方式来确定设计集料结构，然后将混合料级配同长余高速公路规范进行比较。级配设计根据4个控制筛孔和限制区要求，按照Superpave规定合成级配尽量避开限制区，表3为试验用4种合成试验级配和长余高速公路SMA-16级配规范要求，合成级配见图1。3SMA-16面层级配Superpave旋转压实评价3.1旋转压实参数的确定根据美国沥青协会(AASHTOPP28-00)试验规程，SMA沥青混合料旋转压实参数与单轴荷载(ESALs)能力的对应关系见表4。长余高速公路设计交通期望值在10×106和30×106单轴载之间，因而旋转压实参数采用N初试=8、N设计=100、N最大=160。鞋沥青混合料短聋期老化条件为裤13蝶5要℃券烘箱中独烘庸2刘h英，然后跃在禾13迅5灾℃静条件下进行沥劲青混合料试件抓的旋转压实。妇3.2件粗集料的间茅隙率即VCA司DRC案VCA筐DRC句是根据比4.75mm叶以上粗集料毛夺体积相对密观度希r代ca箭及用捣实法测预定悉4.75mm德以上粗集料的雁松方毛体积相沾对密额度交r框s她计算得到。麻4化种试验级壁配骆VCADR枪C锄计算结果见骗表螺5律。破3.3聚试件制备揉用揭Superp肆av改e瘦旋转压实仪，本对每种试验级版配混合料至少徒压肿实霞2截个试件。为确帮定混合料最大糟理论密度还需序准御备驳2士个试样，对压列实试件通叔常曲4700惯g胁集料质量即可拾，对确定最大蜻理论密度测定黑通也常闷2000轮g允即可。午为最大限度模贫拟沥青混合料索拌和情况，对爷选定的禁PG64-3乞4巨结合料，在相府应的拌和温独度笑16通5术～侵17央5批℃赞拌和试样，再挂将该混合料放纪进貌13寄5依℃训烘箱放寇置伯2蛮h好对试样进行短过期老化。然后粗将短期老化的傅试样置于另一稳烘箱，使其温柜度达到压实温疤度碗13唤5飘～塑14极5迈℃此，然后取出试机样冷却至室温押以便测定混合惕料最大理论密旱度。丹3.牵4反湿数据处理分析话采用粗Superp舌av厘e跃旋转压实仪，客按确定的旋转术压实次数，初知始油石比采娱用涨6.2或%考，得到有关沥唱青混合料各项该性能指标数据学，偏4粥种试验级遇配市SMA-1碗6推旋转压实试验兵结果汇总见常表熔6妈。粗集料的吸捞水率可以满足侧交通部规范要有求，鉴于集料天的吸水率与吸胖附沥青没有直艺接的关系，因市此本试验采用赔集料的有效比茂重代替合成集怠料的毛体积比爽重方式，即：背G稳se锐=G砌sb开+0.8(质G逐sa行-G从sb郑)辛矮(1)寒式中：僻G植se着为合成集料的献有效密度，焰g/cm书3浸；湾G刮sb维为合成集料的排毛体积密度，射g/cm死3闷；若G倍sa串为合成集料的减表观密度，伞g/cm堂3其。好比较表屡5啦和榨表辆6肆，可以发庄现绪2遮号驱(偶粗级配上违限蠢)攻的记VCA刚mix凡小于培VCA租DRC妨，而且济VM稀A袋小单于锻17.0培%叫的最低要求，厉同时从赵表水4捕亦可发围现律2壶号试验级插配祸4.75m浸m己通过率词达杯30壤%政，这说来明疏2芬号级配偏细，桨无法形成粗集修料的嵌挤，也卡没有足够的空老间供玛蹄脂填痕充。在同样压浇实次姜数凡(10顿0孤次燕)晒时的压实度高岸达遮99.2魔%污，这说旬明妈2肌号级配不先是播SM谢A贷结构，需要进究行调整材。筹1穿号运(躬粗级配下滚限稼)葵尽表管可以实斑现塘SM掀A免嵌挤结构，但旷空隙旅率形(5.43%盘)许高轰于石4劝%蹈的要求觉，垒10胆0蝴次压实的压实慈度卷(94.4%叉)份也小鞭于拜95产%顷的最低要求牧，依4.75m粘m足通过率羽为翠22促%牙，级配偏粗，格可以通过调整粱级配或增加用看油量进行微调叙。劣3甘号唤(讲粗级配中责值漂)范和绢4效号鸭(伯细级配中弃值柄)猴可以完全满足裙要求。柿用筐3溜号袜和态4兴号试验级配通学过变化油石环比呀(±0.3%盲)午，测定空隙率朽，确定最佳油理石比。试验结惊果见辅表样7喂。德从表陷7段可以发现，如乐果试验采慈用写5.9泊%阔的油石比，尽晕管其他各项指申标满饿足晶SM狐A择结构要求，校但拳3看号稠和蛾4昨号空隙率分别均为奥4.1乱6机和常4.1童7弹，高竹于特SMA-1忽6梳空隙歼率喊3龟%兼～妇4妈%誓的要求，如果禾按芝4钢%携的空隙率控制待，则此时油石次比应提高新到俗6.0汤3却。试验采用油队石比蒙为将6.5猎%隔可以满走足据SM造A盟结构各项指标桶要求，而此时山按霜4求%数的空隙率控制掉，油石比可以头降低伯到前6.24补%耻。从节省沥青姥用量的角度出瓶发，长余高速须公路最终确定与采用最佳油石积比盒OA萌C障为驾6.0朽%馋～崖6.2等%骤，目标空隙率风为宏3段%踩～塔4仪%缓。少4铁沥青混合料视高温稳定性试宜验灌按《公路工程巨沥青及沥青混蓬合料试验规程域》夜(JTJ05图2缘—肚2000心)赔进行油石比摇为框6.2桨%钳的豪SMA-1递6梁粗级配中森值辈(笔3贿号干)锣沥青混合料车担辙试验，试验笔检测结果见贺表隶8纪，其动稳定度呜满足改性沥青么混凝土配合比席设计检测指标掠中车辙动稳定舞度大款于景300呼0临次殿/m吹m扫的要求。榜5传水损害试验雹结果养按梢AASHTO遮T28连3晴规程进行了油些石比辱为跨6.2柱%旋的工SMA-1缘6树粗级配中旗值伤(认3昆号燃)踢沥青混合料冻渣融劈裂试验，道检测结果见矿表协9安。其冻融劈裂驾残留强度御比休TS点R茅平均值诞为亏92.7诚%洋，满足改性沥拳青混凝土配合丑比设计检验指寨标中冻融劈裂娘强度比大萄于摊80庙%讽的要求。6粉胶比霸由于回收矿粉那中不可避免会男含有少量泥土该和其他不洁杂治质，相当一部求分含量并不是艺真正意义上的算矿粉铜(现研细的石灰班石俯)街，回收矿粉的玻存在将严重影体响到沥青混合守料的动稳定度支和马歇尔稳定锈度，因此长余罪高速公路不允柿许使用回收矿箱粉。长余高速皂公路统计表明宝回收矿粉占矿控粉总量州的扩10敬%倾。同时考虑矿析料要吸收一部路分沥青，因此挠在计算粉胶比鸣时采用有效沥另青含量。采答用率3智号哭(长粗级配中阀值鼻)屯试验级配，计练算结果见邻表唐1坐0扶。亲其中缩G弟b讯、煎P涛ba谊、规P近b坑、项P搭be铲分别代表沥青语密度逐(波g/cm自3扬)晶、矿料吸附沥残青含瓣量改(%费)怕、沥青含量和亡有效沥青含第量公(%捐)览。国外有些资丈料统计显报示恶SM扎A育结构的粉胶比榜在青2福%酷左右，这是由截于国外的集料芦比较洁净，允雄许使用回收矿羞粉的缘故。7结论雄(1既)际本试验在考虑潜骨料吸收部分叨沥青后，利裤用析Superp减av吸e坊旋转压实仪验敞证昌4永个试验级配后贡，垄2课号试验级配匪4.75mm壶通过率达圆到固30已%明以上时由于细毕集料含量较大踢，已不能有效查形中成税SMA-1睛6挽粗骨架结构，棋因此比较长余钳高速公路级配朴上限可以发现福4.75mm艇通过率达废到塞30年%粗，因此有必要大调整级配尘4.75mm但通过率职到使22盘%秋～密28逼%经，但是由于拘4.75mm递通过率范围较戚窄，在实际工阅程中较难控制滑，同时也会造泪成材料成本上梯升，因此放宽池到茫22枯%跃～仙30鞠%毙还是切实可行询的。离(2钉)办通固过烈4新个试验级配试烈验表明在工程浙实践中尽量采觉用接近长余高滥速公路级配规塘范的中值，即至尽量接捞近破3浩号看和蕉4慰号试验级配，染较理想属的皱SM肺A松结构级配应当垦是粗集料偏低崇些，矿粉含量妄偏高些，这是怠因为考虑到部骨分矿粉同粉尘旬一同被废弃的姑缘故，否则会恒造成沥青玛蹄滚脂填充效果不弱明显，空隙率弓偏高。比框较恢3识号惯和徒4荡号试验级配，龙在实际施工过遭程中应尽量采午用啦3盾号级配作为目跳标配合比。钓(3微)剃改性沥青混合滚料油石比范围邀在稿6.0晓%溉～检6.5快%扇之间，但考虑务长余高速公路棚所处地理气候俗环境和从节省淡沥青的角度出田发，长余高速钩公路实际采用虏油石比翅为诸6.0新%闻～像6.2疼%父，空隙率控制洒在挪3骤%舅～锅4帽%浮，压实度按沥酸青混合料最大苏理论密度灶的涉95秆%影控制，通过对血长余高速公铃路镰8集个拌和站沥青喷混合料拌和及害路面碾压统计附表明按上述要春求控制在