Superpave沥青混合料配合比设计方法的实践应用
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Superpave沥青路面设计与应用介绍了Superpave混合料的详细设计过程和检测数据。
通过对设计实例的探讨,以求指导路面设计与施工。
标签:Superpave 配合比设计施工应用0 引言Superpave(Superior Performing Asphalt Pavements)即高性能沥青路面,它是美国公路战略研究计划(SHRP)的重要研究成果。
由于采用了新的沥青混合料设计方法,其集料级配更趋于嵌挤、密实,高温稳定性好,适于交通量大和抗车辙要求高的公路。
在施工确保合适空隙率的前提下,抗水害性能和抗疲劳性能也较好。
本文以在江苏南通204国道海安段扩建工程的改性沥青混合料Sup20下面层配比设计为基础,对Superpave混合料设计方法进行探讨。
1 原材料所用1#、2#集料为浙江长兴产石灰岩,3#、4#集料为宜兴佳乐产石灰岩,沥青为泰州中海产70#道路石油沥青,矿粉为溧阳中亚产,进行集料性质试验和沥青的密度试验。
2 设计集料结构的选择2.1 集料筛分及配合比设计依据Superpave设计方法,在选择设计集料结构时,首先调试选出粗、中、细三个级配,根据集料的性质算出三个级配的初始用油量。
然后用初始用油量成型试件,根据试验计算出三个级配的沥青混合料在空隙率为4%时的沥青用量及相应体积性质、矿料间隙率(VMA)、饱和度(VFA)、矿粉与有效沥青之比(F/A)等。
级配曲线见图1。
2.2 试验级配的评价根据各个级配的估算沥青用量和以往经验,用4.2%的沥青用量成型试件,普通沥青混合料的拌和及成型温度由粘温曲线确定,采用旋转压实仪成型试件,设定旋转压实仪的单位压力为0.6MPa。
根据交通量数据选择压实次数N最初=8次,N设计=100次,N最大=160次。
根据Superpave设计标准,在进行估算用油量成型试件时,将旋转压实次数设定在N设计,本次试验为N设计=100次,依据估算沥青用量下各级配旋转压实试验结果可以得出级配1、2满足Superpave设计要求,根据经验选择级配2为设计级配。
Superpave沥青混凝土的应用和控制- 结构理论论文导读:同时在上面层中采用SBS改性沥青。
在本工程中,生产配合比在施工现场完成,用生产配合比进行试拌,沥青混合料的技术指标合格后铺筑试铺段(K8+160-K9+000)。
关键词:Superpave-13,SBS改性沥青,配合比我国从建设高等级公路以来沥青路面的设计一直采用马歇尔设计方法,其混合料类型的选择一般是:采用空隙率小、不透水的连续级配沥青混凝土AC型,AC型是一种密实型沥青混凝土结构,其矿料级配按最大密实原则设计,属于连续性级配,强度和稳定性主要取决于混合料的粘聚力和内摩阻力,因为结构密实、空隙率小,所以AC型路面的水稳定性较好。
免费论文。
但是,由于其表面不够粗糙,耐磨、抗滑、高温抗车辙等性能明显不足,并且矿料间隙率也难以满足要求,通常采用减少沥青用量的方法来满足间隙率的要求,这样使沥青路面的耐久性能降低,因此,AC型在高等级公路的上面层中已很少采用,主要用于中、下面层。
鉴于以上原因,在S243省道句容段的路面设计中将原设计中AC型调整为superpave型。
同时在上面层中采用SBS改性沥青。
一、具体设计:4cm superpave-13 (SBS改性沥青)上面层7cm superpave-20下面层二、施工中的配合比设计及控制Superpave沥青混合料采用旋转压实仪成型试件,依据沥青混合料初始、设计和最大旋转压实次数时的密实度以及在设计压实次数时的空隙率、矿料间隙率、沥青填隙率、填料与有效沥青之比进行沥青混合料的组成设计。
它在沥青混合料组成设计时首先依据石料的性质进行级配组成设计,然后再进行油石比的选择。
在本工程中,生产配合比在施工现场完成,用生产配合比进行试拌,沥青混合料的技术指标合格后铺筑试铺段(K8+160-K9+000)。
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取试铺用的沥青混合料进行旋转压实检验、马歇尔试验检验和沥青含量、筛分试验,检验标准配合比矿料合成级配中,至少应包括0.075mm、2.36mm、4.75mm及公称最大粒径筛孔的通过率接近目标配合比级配值,并避免在0.3mm~0.6mm处出现驼峰。
浅析Superpave高性能沥青混合料质量控制摘要:通过在工程实践中对Superpave高性能沥青混合料的运用,浅述Superpave高性能沥青混合料的质量控制要点,并结合实践经验提出了相关参考意见。
关键词:Superpave高性能沥青混合料;质量控制;浅析近年来Superpave高性能沥青混合料在江苏高速公路及干线公路沥青路面上得到了广泛的运用,并取得了良好的路面使用效果。
由本人了解Superpave 高性能沥青混合料的高速公路以及干线公路有:2001年连徐高速公路CDE-26标,中、下面层Sup20、Sup25沥青路面施工;2003年在锡宜高速公路X22标,上中下Sup13、Sup20 、Sup25沥青路面施工;2004年在沪宁高速扩建工程LM6标,中、下面层Sup20、Sup25沥青路面施工, 2005年在321国道常州段,上中下Sup13、Sup20 、Sup25沥青路面施工,2006年淮盐高速公路YC23标,中、下面层Sup20、Sup25沥青路面施工;2007年340省道上中下Sup13、Sup20 、Sup25沥青路面施工;泰州长江大桥北接线下面层Sup25沥青路面施工。
这几条高速公路及干线公路竣工通车后,行车效果良好。
Superpave高性能沥青混合料的特点是粗集料骨架结构强、均匀性好、水稳定性好。
它以消除传统AC-25沥青混合料容易产生离析以及骨架嵌挤不完整的弊端,进一步提高沥青路面的均匀性和沥青混凝土中粗集料之间的相互嵌挤能力,有效增强沥青路面抵抗车辙的能力,从而延长沥青混凝土路面的使用寿命。
一、Superpave配合比设计理念Superpave采用了全新的沥青混合料设计方法,采用旋转压实仪成型试件,依据沥青混合料初始(8次),设计(100次)和最大(160次)旋转压实次数时的毛体积相对密度以及设计(100次)压实次数的空隙率,矿料间隙率,沥青饱和度、粉胶比进行沥青混合料的配合比组成设计。
Superpave-20沥青混合料在城市高架道路工程中的应用三航江苏分公司杨晓博侯金涛【摘要]Superpave 由于釆用了新的沥青混合料设计方法,其集料级配更趋于嵌挤、密实,混合料高温稳定性好,抗车辙能力强,同时抗疲劳性能力也较好。
本文以青年路东延项目为例,对其地面道路沥青下面层原材料的选择、配合比设计、信息化监控以及施工等方面进行了阐述。
[关键词]Superpave 设计施工应用1前言盐城市快速路网三期工程青年路东延项目地面道路系统全长9.475 km,辅道下面层 釆用8 cm 厚SUP-20,上面层采用4 cm 厚SMA- 13o Superpave 沥青混合料(SuperpavePerforming Asphalt Pavements)是一种间断级配,属于密实骨架结构。
骨料嵌挤有利于 抗车辙,均匀有利于减少离析。
Superpave的应用可降低沥青混合料抗剪强度不足引起 的永久变形,以及低温下沥青路面收缩且拉应力超过抗拉强度时所产生的低温开裂。
2 Superpave 沥青混合料特点Superpave 试验室级配设计时与AC^SMA的设计成型方式不同(图1), Superpave 沥青混合料是采用Superpave 旋转压实仪(SGC) 成型混合料试件,并进行相关的体积分析,旋转压实仪试件压实成型更接近现场的压实过 程。
Superpave 矿料级配组成设计已不拘泥(a) SMA 试件(骨架密实) (b) AC 试件(悬浮密实) (c) Superpave 试件(骨架密实)图1 SMA > AC > Superpave 三种形式取芯试件截面接近级配范围中值,对原规范的级配适当调粗,增加中间颗粒数量级配曲线呈“S ”型,见图2,路面更均匀,离析较少,高温稳定性提 高。
图2中,控制点为级配曲线必须通过的 几个特定的尺寸范围,禁区为最大密度线附iS0.3~2.36 mm 范围不希望级配通过的区域。
Superpave沥青混合料设计方法探讨摘要: Superpave沥青混合料设计方法是一种新型的混合料设计方法,从目前国内的应用来看,它较传统的马歇尔设计方法沥青混合料性能有较大的改善,有效的防止了沥青路面早期损害的发生。
本文以试验为基础,依据Superpave沥青混合料设计实例对其探讨,以求指导路面设计与施工。
关键词: Superpave 青混合料设计期损害计实例前言 1987年美国公路战略研究计划(SHRP)进行一项为期五年耗资5000万美元的沥青课题研究,旨在制定一个新的沥青和沥青混合料规范、试验、设计方法和评价体系。
SHRP沥青课题的最终研究成果称为Superpave,即高性能沥青路面,包括胶结料规范、混合料设计体系和混合料性能分析方法。
美国联邦公路局(FHWA)负责推广Superpave,并得到了AASHTO 的全力支持。
至1998年,除加州和内华达州,在其余各州新的胶结料性能规范已全面取代了针入度规范和粘度规范,美国有近40个州采用Superpave混合料设计方法取代马歇尔混合料设计方法。
目前我国的Superpave技术的引进和应用较为普遍,国内许多单位都纷纷购买购买和采用Superpave体系的设备和仪器,Superpave沥青胶结料规范和混合料设计规范在许多项目中已被应用。
从实际路面运营的效果来看,其展现出比传统的AC类沥青混合料很多性能上的优势,有效的防止了沥青路面早期损害的发生。
本文基于已有的研究,以试验为基础,依据Sup20改性沥青混合料配合比设计实例对Superpave混合料设计方法进行探讨。
1Sup20改性沥青混合料设计实例 1.1 集料技术性质试验试验选用石料为石灰岩石料、沥青为科氏161SBS 改性沥青,依据Superpave 设计要求,进行了集料技术性质试验,结果如下表所示:表1-1 集料技术性质试验结果汇总表试验项目试验值设计标准 Superpave技术标准集料认同特性粗集料棱角性(%) 100 / ≥100%细集料棱角(%) 46.0 / 45%扁平颗粒(%) 5.6 ≤15 10%砂当量(%) 85.6 ≥70 60%集料料源特性坚固性(%) 17.5 ≤30 35~45%安定性(%) 3.3 ≤12 10~20% 注:对于集料的料源特性,Superpave技术标准无具体要求,表中列出的标准为推荐值。
Superpave 配合比设计与应用------湖北省襄十路路面二标SP12.5配比技术总结杨宝廉则哲(路桥集团第二公路工程局第四工程处) 摘要本文简要介绍高性能沥青路面(Superpave)的概况和有关技术要求,结合项目路面施工实际情况,浅析高性能沥青路面(Superpave)从配合比设计到施工过程中工艺的控制和有关试验检验等。
关键词Superpave 配合比设计应用一概况改革开放二十年来,我国公路逐渐形成了以高速、国道为主的公路网,为使沥青砼达到更高的性能,在我国主要采用改性沥青,提高路面抗永久变形的能力,抗低温开裂能力,抗疲劳开裂及抗水损能力,Superpave是在1987年由美国公路战略研究计划(SHRP)研制的一种全新的试验系统。
Superpave 沥青混合料设计系统采用旋转压实仪成型,它能较好地揉搓、模拟实际路面在气候与荷载的作用下所能达到的密实度,这样试验结果才能与实际路面的适用情况大致相同,Superpave 设计要求集料具有类似于立方体的形状,具有粗糙纹理表面,具有较高内摩擦角的集料,以提高沥青混合料抗剪强度。
高性能沥青路面(Superpave)设计采用旋转压实模拟现场施工,马歇尔方法进行设计验证和现场质量控制,它依据沥青混合料初始、设计和最大旋转压实次数时的密实度以及在设计压实次数时的空隙率、矿料间隙率、沥青填隙率、填料和有效沥青之比进行沥青混合料的组成设计,首先依据石料的性质进行级配组成设计,然后再进行油石比的选择,级配选择是通过不得超出规定的区间,控制点分别设在0.075mm、2.36mm、9.5mm、12.5mm、19mm,限制区处于0.3mm与2.36mm之间。
本项目路面结构型式上面层为SP12.5,共407250㎡。
二有关技术要求表1 SP12.5级配控制点和限制区表2 集料筛分结果汇总三材料选择粗细集料选用省指指定的湖北省三阳石料厂生产的玄武岩(各项指标附后)矿粉选用湖北省老河口市宝石水泥厂。
S u p e r p a v e沥青混合料配合比设计方法的实
践应用
-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
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。
2 SMA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。
3 SMA-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。
沥青混合料短期老化条件为135℃烘箱中烘2h,然后在135℃条件下进行沥青混合料试件的旋转压实。
3.2粗集料的间隙率VCA DRC
VCA DRC是根据4.75mm以上粗集料毛体积相对密度r ca及用捣实法测定4.75mm以上粗集料的松方毛体积相对密度r s计算得到。
4种试验级配VCA DRC计算结果见表5。
3.3试件制备
用Superpave旋转压实仪,对每种试验级配混合料至少压实2个试件。
为确定混合料最大理论密度还需准备2个试样,对压实试件通常4700g集料质量即可,对确定最大理论密度测定通常2000g即可。
为最大限度模拟沥青混合料拌和情况,对选定的PG64-34结合料,在相应的拌和温度165~175℃拌和试样,再将该混合料放进135℃烘箱放置2h对试样进行短期老化。
然后将短期老化的试样置于另一烘箱,
使其温度达到压实温度135~145℃,然后取出试样冷却至室温以便测定混合料最大理论密度。
3.4 数据处理分析
采用Superpave旋转压实仪,按确定的旋转压实次数,初始油石比采用6.2%,得到有关沥青混合料各项性能指标数据,4种试验级配SMA-16旋转压实试验结果汇总见表6。
粗集料的吸水率可以满足交通部规范要求,鉴于集料的吸水率与吸附沥青没有直接的关系,因此本试验采用集料的有效比重代替合成集料的毛体积比重方式,即:
G se = G sb + 0.8(G sa-G sb) (1)
式中:G se为合成集料的有效密度,g/cm3;G sb为合成集料的毛体积密度,g/cm3;G sa为合成集料的表观密度,g/cm3。
比较表5和表6,可以发现2号(粗级配上限)的VCA mix小于VCA DRC,而且VMA小于17.0%的最低要求,同时从表4亦可发现2号试验级配4.75mm通过率达30%,这说明2号级配偏细,无法形成粗集料的嵌挤,也没有足够的空间供玛蹄脂填充。
在同样压实次数(100次)时的压实度高达99.2%,这说明2号级配不是S MA结构,需要进行调整。
1号(粗级配下限)尽管可以实现SMA嵌挤结构,但空隙率(5.43%)高于4%的要求,100次压实的压实度(94.4%)也小于95%的最低要求,4.75mm通过率为22%,级配偏粗,可以通过调整级配或增加用油量进行微调。
3号(粗级配中值)和4号(细级配中值)可以完全满足要求。
用3号和4号试验级配通过变化油石比(±0.3%),测定空隙率,确定最佳油石比。
试验结果见表7。
从表7可以发现,如果试验采用5.9%的油石比,尽管其他各项指标满足SMA结构要求,但3号和4号空隙率分别为4.16和4.17,高于SMA-16空隙率3%~4%的要求,如果按4%的空隙率控制,则此时油石比应提高到6.03。
试验采用油石比为6.5%可以满足SMA结构各项指标要求,而此时按4%的空隙率控制,油石比可以降低到 6.24%。
从节省沥青用量的角度出发,长余高速公路最终确定采用最佳油石比OAC为 6. 0%~6.2%,目标空隙率为3%~4%。
4 沥青混合料高温稳定性试验
按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052—2000)进行油石比为6.2%的SMA-16粗级配中值(3号)沥青混合料车辙试验,试验检测结果见表8,其动稳定度满足改性沥青混凝土配合比设计检测指标中车辙动稳定度大于3000次/mm的要求。
5 水损害试验结果
按AASHTOT283规程进行了油石比为6.2%的SMA-16粗级配中值(3号)沥青混合料冻融劈裂试验,检测
结果见表9。
其冻融劈裂残留强度比TSR平均值为92.7%,满足改性沥青混凝土配合比设计检验指标中冻融劈裂强度比大于80%的要求。
6 粉胶比
由于回收矿粉中不可避免会含有少量泥土和其他不洁杂质,相当一部分含量并不是真正意义上的矿粉(研细的石灰石),回收矿粉的存在将严重影响到沥青混合料的动稳定度和马歇尔稳定度,因此长余高速公路不允许使用回收矿粉。
长余高速公路统计表明回收矿粉占矿粉总量的10%。
同时考虑矿料要吸收一部分沥青,因此在计算粉胶比时采用有效沥青含量。
采用3号(粗级配中值)试验级配,计算结果见表10。
其中G b、P ba、P b、P be分别代表沥青密度(g/cm3)、矿料吸附沥青含量(%)、沥青含量和有效沥青含量(%)。
国外有些资料统计显示SMA结构的粉胶比在2%左右,这是由于国外的集料比较洁净,允许使用回收矿粉的缘故。
7 结论。