单位文秘网 2022-02-16 08:09:42 点击: 次
【摘 要】良好的配合比设计是保证沥青混合料使用性能,进而保证沥青路面使用性能的重要条件。为使沥青混合料具有良好的配合比,合理的设计方法显得尤为重要。本文汇总了马歇尔法、贝雷法、CAVF法、MDBG法的主要特点、设计方法,分析了其设计的沥青混合料的优缺点,并对一些应注意的问题提出了看法。
【关键词】沥青混合料;马歇尔法;贝雷法;CAVF法;MDBG法
0 引言
沥青混合料配合比设计的好与坏直接影响着沥青路面的实际使用性能及耐久性,百余年来世界各国的道路研究者不断完善和改进沥青混合料的设计方法。
近年来,随着我国综合国力的不断提升,我国在基础建设领域的投资力度不断加大,高等级公路的兴建数量逐年增多,而新建公路又因沥青路面有着较为良好的力学性能和耐久性以及行车舒适性得到逐年大量铺筑,通车里程也逐年增加。但随着交通运输行业的发展,国民拥有车辆的数量也逐年增加,货车超载也增加了高速公路的运输压力。这使得我国已建成的部分高等级公路中出现较为严重的车辙、泛油、松散及水损坏等早期破坏。我们有必要再深入研究沥青混合料配合比的设计方法,对比研究经典的沥青混合料配合比设计方法,并尝试研究更为合理的新型配合比设计方法。
1 马歇尔法
我国目前主要以马歇尔设计方法设计沥青混合料,自上世纪70年代开始把马歇尔设计方法纳入设计规范。
目前在马歇尔试验配合比设计方法的实施过程中,主要存在以下几个问题:
1.1 矿料级配范围
我国幅员辽阔,气侯与交通条件差异很大,规范规定的级配范围较宽,设计满足抗滑、防渗水、耐久等路用性能的沥青混合料级配范围,是目前路面设计的一大难题。
1.2 试件成型方法和标准
我国现行规范对密级配沥青混合料采用35、50、75次击实次数,对抗滑表层、SMA等粗集料集中的混合料采用50次击实次数。但是随着道路上车辆轴重和超载情况的增加,现行击实75次的方法明显已经与真正重交通路段的实际情况不符,导致沥青用量偏多,容易出现车辙及推拥变形。
1.3 马歇尔试验指标的测定和设计标准
马歇尔试验配合比设计的方法基本上是体积设计方法,空隙率、VMA、VFA 等指标至关重要。但是工程上反映着几个指标经常难以同时达到。
1.4 最佳油石比的确定
在确定最佳油石比时,有时密度曲线或稳定度曲线不出现峰值,研究采用何种方法进行油石比的调整非常必要。
2 贝雷法
贝雷法是通过控制粗集料与细集料关键筛孔的通过百分率比例关系,使沥青混合料的矿料级配获得良好的骨架结构。
贝雷法设计是一个确定混合料级配的过程,需要与马歇尔法或Superpave法相结合才能进行沥青混合料的完整设计,而且贝雷法设计有一个非常复杂的计算和修定的过程,整个过程需要有相应的实验规程和计算机设计程序才能完成。同时该方法采用的是平面三圆模型,这个模型与混合集料实际状态相差甚远,集料的状态是一种立体的填充状态,混合料的体积状态和填充状态不能恰当的反映出来,以此状态作为填充粒径的确定依据可能仅适用于superpave混合料;嵌挤点控制和级配参数计算由于采用的都是标准筛孔值,该方法对于不同粒径的混合料形成嵌挤的粒径比例关系是不同的,也就是说对于最大公称尺寸的不同混合料,形成嵌挤的条件是不同的;由于不同混合料嵌挤系数的变化导致不同混合料级配控制参数上没有通一的可比性;没有考虑矿粉的体积填充影响。
3 CAVF法
为了发挥粗集料作为主骨料的嵌挤能力,细集料、矿粉、沥青和设计空隙率应该以不超过VCADRC(堆积状态粗集料间隙率)的体积和用来填充主骨料紧密堆积的空隙率,将这样的设计方法称为主骨料空隙填充法,记为CAVF法。
CAVF法强调粗集料之间的嵌挤作用,方便实用,特别适合生产配合比配制,具有许多优点。但在推广应用这一方法时,还需要通过进一步的研究予以解决。首先,沥青混合料中粗集料的排列状况肯定与粗集料的自然堆积状况不同,压实方式不同也将影响VCA的测定结果确定一个适宜的VCA测定方法至关重要。其次,由于一些不确定的原因,按照CAVF法设计的沥青混合料实测空隙率与设计隙率存在一定差异,为提高矿质混合料级配设计的准确性,有必要提供合理的修正方法来弥补这一差异。还有,尽管已经证明粉油比能基本决定矿粉沥青胶浆的路用性能,当沥青用量不同时,矿粉沥青胶浆体积在混合料中所占比例也将不同。此时,为了保证设计VCADRC不被干涉,细集料用量减少后,砂、矿粉和沥青组成的沥青砂胶性能必然有所改变。有必要系统研究沥青砂胶性能与材料组成的关系,也需要研究沥青砂胶对于沥青混合料路用性能的相关性。
4 多级嵌挤法
多级嵌挤密实型级配(MDBG)以逐级填充理论和粒子干涉理论为设计依据,以美国贝雷法为设计和检验标准,在粗集料形成嵌挤骨架结构的基础上,重视细集料嵌挤骨架结构的形成,并通细集料对粗集料骨架空隙的填充,达到多级嵌挤骨架密实结构的目的。其既具有良好的综合路用性能,同时又满足经济性和配合比设计的可操作性的要求。
5 总结
本文汇总了马歇尔法、贝雷法、CAVF法、MDBG法的主要特点、设计方法,分析了其设计的沥青混合料的优缺点,并对一些应注意的问题提出了看法。
马歇尔试验配合比设计方法的实施过程中,主要存在矿料级配范围过宽,歇尔试验指标难以同时满足要求及油石比的调整方法等问题,有待深入研究。贝雷法使沥青混合料的矿料级配获得良好的骨架结构,但是计算复杂,难以恰当反映混合料的体积状态和填充状态。CAVF法强调粗集料之间的嵌挤作用,方便实用,特别适合生产配合比配制。多级嵌挤法,以美国贝雷法为设计和检验标准,重视细集料嵌挤骨架结构的形成,具有良好的综合路用性能。
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