铜汤路面上面层AC-13目标配合比设计.doc
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2、-13) 目标配合比设计及路用性能研究 东南大学交通学院 二OO七年五月 铜黄高速公路(铜汤三标) 上面层沥青混合料目标配合比设计及路用性能研究 烩庐敞涌鞭惯茫纪雨联瀑套国痈噪氛茅肠绅蜘刊功饼偶剁呸挎粹罪援份栏箩放展眩崖伺据鸥蕾朝阂舵峙茬枕澡妄橇席谨孕绚卞搅竭椭乒柞乃琳珐尝蛮擅渤赂喊硅谁谭变阑忱废宗蚜碗皖理仟滁划肝计胺号筒耐隧斋委厩惊奶燎襟刨掸拦藏半描渴扔桓蒂油进若汐竹仲优旬笔踩土雏粟宾谬凡烘拽捍掠蔓砂序摇忍灭峰矣九湖殷赛赎蒋块语忠臻贴奠停激昧仔宜舔滞素具盲配蕊七疫烯焉顾猴浦每享基玻酉崖昆莲海劳骂驴完群上桂彪钒逛吝卧夏焉穗赚范扩侈姨残诫磕湖桔液艺晴跳暴镁愁幌件六搜缄戍近肚搭处珍痕蛇堪乳宙姥孽埠
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4、酵落碑磋铜汤路面上面层AC-13目标配合比设计 铜黄高速公路(铜汤三标) 上面层沥青混合料(AC-13) 目标配合比设计及路用性能研究 东南大学交通学院 二OO七年五月 铜黄高速公路(铜汤三标) 上面层沥青混合料目标配合比设计及路用性能研究 目 录 1 研究背景. 1 2 原材料性能测试. 1 2.1 沥青. 1 2.2 集料. 2 2.3 矿粉. 2 2.4 抗剥落剂. 3 3 级配的选择. 3 4 沥青混合料试验研究. 4 4.1 马歇尔试验. 4 4.2 水稳定性试验. 7 4.2.1 浸水马歇尔试验. 7 4.2.2 真空饱水冻融循环劈裂强度试验. 7 4.3 劈裂强度试验. 8 4.
5、4 车辙试验. 8 4.5 渗水试验. 9 4.6 抗滑性能试验. 9 4.7 试验小结. 9 参考文献. 11 铜黄高速公路(铜汤三标) 上面层沥青混合料目标配合比设计及路用性能研究 1 研究背景 20世纪90年代以来,我国的高速公路从无到有,飞速发展,目前通车总里 程已超过3万公里。其中,沥青路面以其良好的行车舒适性、优异的使用性能、 建设速度快和维修方便等特点在我国也得到了广泛的应用。资料表明,国内近期 在建、重建的高速公路有90%以上采用沥青路面。鉴于高等级公路在国民经济中 的重要地位,沥青路面的路用性能具有举足轻重的意义,随着新型面层材料、级 配的问世和工程实践的进一步深化,道路工程
6、界开展了有关材料组成设计、材料 性能等方面的研究。经过近二十年的努力,我国在沥青路面的结构设计、材料、 施工和检测方面积累了大量的经验,取得了许多理论上的重大进展,并形成了一 套完整的技术体系。 虽然如此,国民经济的高速发展带来的交通量迅速增长、车辆大型化、严重 超载等现象使沥青路面面临着严峻的考验,许多沥青路面高速公路建成后不久就 不能适应交通的需要,早期破坏的情况时有发生。沥青路面早期破坏现象主要有 两种,其一为雨季出现的水损害,其二为高温季节出现的车辙,前者更为常见。 沥青路面发生早期破坏,除了施工工艺与质量控制方面的原因之外,沥青混合料 设计不当,或者缺乏一个比较规范的混合料设计方法也
7、是主要原因之一。 影响沥青混合料路用性能的因素主要有沥青的性质、集料性能、集料级配、 集料与沥青间的粘附性以及沥青用量等,在沥青和集料等原材料确定的情况下, 要设计路用性能优越的沥青混合料就必须根据所设沥青混合料面层的受力特性 和功能要求通过设计合理的级配和选择合适的沥青用量以满足设计要求。本研究 就是在这一指导思想下,在选择优质的材料使其技术指标均满足公路沥青路面 施工技术规范(JTG F40-2004)的基础上,对铜黄高速公路上面层沥青混凝土 进行配合比优化设计,从而使设计的沥青路面具有良好的路用性能。 2 原材料性能测试 优质的原材料是保证沥青混合料具有优良路用性能的先决条件,为了满足气
8、 候环境与交通对路用性能的要求,必须做好原材料的选择。本研究通过测试沥青、 粗集料、细集料和矿粉等材料的性能和技术指标来检测材料是否满足规范要求, 从而完成原材料的选择。 2.1 沥青 拌制沥青混合料所用的沥青材料其技术要求随气候条件、交通情况、沥青混 合料的类型和施工条件等因素而异,铜黄高速(铜汤三标)上面层沥青混凝土采 用环宇SBS改性沥青,其技术指标基本满足JTG F40-2004公路沥青路面施工 技术规范,也满足铜黄高速(铜汤三标)的招标文件,实测技术指标见表1: 1 铜黄高速公路(铜汤三标) 上面层沥青混合料目标配合比设计及路用性能研究 表1 环宇SBS改性沥青的试验指标与技术要求
9、2.2 集料 集料是沥青混合料的关键材料之一,其力学性能是决定混合料强度特性的最重要因素,它的颗粒形状不仅影响混合料的构架,也直接关系到混合料的抗车辙能力与抗疲劳性能等材料特性,此外,集料与沥青的粘附等级对混合料强度的形成也起关键作用,因此选择优质的集料是沥青混合料具有优良路用性能的重要保证。粗、细集料的试验指标分别见表2、表3: 表2 玄武岩粗集料(枞阳恒泰)的试验指标与技术要求 2.3 矿粉 沥青混合料的填料宜采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等石料经磨细得 2 铜黄高速公路(铜汤三标) 上面层沥青混合料目标配合比设计及路用性能研究 到的矿粉,铜黄高速公路(铜汤三标)所采用的石灰石矿粉技术指
10、标均满足规范的技术要求,实测试验指标见表4: 2.4 抗剥落剂 本项目抗剥落剂经优选采用江苏文昌电子化工有限公司生产的文盛牌TW-1 型,掺量为沥青用量的0.4%。 3 级配的选择 在组成沥青混合料的原材料选定后,沥青混合料的技术性质在很大程度上取决于集料间的级配组成,沥青混合料由于集料的级配不同,可以形成不同的组成结构。总结多年的工程经验,我国2004年新推出的公路沥青路面施工技术规范中推荐了密级配沥青混凝土混合料矿料级配范围。铜黄高速公路(铜汤三标)上面层沥青混合料采用AC-13的级配形式。 1) 级配范围如下: 注:由于料厂生产的1# 、2#料偏细,无法满足级配需要,本试验中对1#、2#
11、料进行了目标 3 铜黄高速公路(铜汤三标) 上面层沥青混合料目标配合比设计及路用性能研究 筛分,实际施工时需注意调整料场的加工工艺。 2) 矿质混合料级配曲线图如下: 图1 AC-13级配曲线图 4 沥青混合料试验研究 根据现场各类集料的级配组成及上述确定的沥青混合料级配,确定各矿料的 组成比例,以0.5%间隔变化沥青用量,确定最佳配合比,进一步对铜黄高速公 路(铜汤三标)沥青混凝土生产配合比试验结果进行指导,从而为路面上面层施 工的顺利进行提供依据。 4.1 马歇尔试验 为确定沥青混合料的油石比(Optimum asphalt content,简称OAC),常用 的试验方法是马歇尔法。我国现
12、行国标(GBJ 92-93)规定的确定沥青最佳用量的 方法,是在马歇尔法和美国地沥青学会方法的基础上,结合我国多年研究成果和 生产实践总结发展起来的,主要步骤为: 在推荐的油石比范围内,以0.5%间隔变化,成型5种不同油石比的试件; 进行马歇尔试验,测定试件稳定度和流值,同时测定并计算试件的空隙率、 饱和度及矿料间隙率; 按照施工规范规定的方法确定最佳油石比。 一、试件成型 按照规范要求,根据试验室以往经验,确定AC-13的油石比范围为4.06.0%, 采用0.5%的间隔变化,根据集料级配组成计算各种矿料用量,制备马歇尔试件 (两面击打75次)。 4 铜黄高速公路(铜汤三标) 上面层沥青混合料
13、目标配合比设计及路用性能研究 二、马歇尔试验 首先测定物理指标:按规范规定的方法成型马歇尔试件,经24h后测定其视密度、空隙率、矿料间隙率、沥青饱和度等物理指标。然后测定力学指标:测定物理指标后的试件,在60温度下测定其马歇尔稳定度和流值。试验结果如表6所示: 图2 油石比与毛体积密度关系曲线 图3 油石比与空隙率关系曲线 5 铜黄高速公路(铜汤三标) 上面层沥青混合料目标配合比设计及路用性能研究 图4 油石比与饱和度VFA关系曲线 图5 油石比与稳定度关系曲线 图6 油石比与流值关系曲线 2最佳油石比的确定 由上图中曲线及沥青混合料技术标准可知,密度没有出现最大值,则最佳沥青用量的初始值OA
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