第11讲_热拌沥青混合料配合比设计最佳沥青用量范围估算
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热拌沥青混合料配合比设计沥青混合料配合比设计包括:实验室内目标配合比设计、生产配合比设计和生产配合比验证三个阶段,各阶段的试验步骤及试验内容汇总见表4-21。
从表中可以看出,生产配合比的设计是要在现场反复调试冷料仓进料速度,以达到供料均衡;生产配合比验证阶段是要通过现场做试验段进行试拌、试铺,再进行调整。
考虑各项目经理部工程量大小、机械设备的差异,故不便对这两个阶段做具体讲述。
本节主要介绍目标配合比设计的依据、设计试验步骤及设计试验实例。
(一)设计总目标高等级公路路面面层,为汽车提供安全、经济、舒适的服务,并直接承受汽车荷载的作用和自然因素的影响。
因此,路面面层混合料的组成设计必须考虑温度稳定性、耐久性、抗滑性、抗疲劳特性及工作度等问题。
沥青混合料组成设计的主要任务是选择合适的材料、确定各种粒径矿料和沥青的配比。
设计总目标是确定混合料的最佳组成,使之满足设计规定的路用性能要求,而且经济合理。
但由于沥青混合料是一种措施可变的相互矛盾的体系,当高温稳定性满足要求时,可能出现低温稳定性问题;而当采用一定措施满足低温稳定性时,却有可能对疲劳不利。
而目前又难以建立一个统一的全面地指标体系,来解决各种矛盾交叉的问题。
因此,混合料组成设计中,应结合当地具体情况,抓住主要矛盾,求得相对比较合理的“配方”。
高等级公路沥青混凝土混合料配合比设计的各个阶段均以马歇尔试验为主,并通过车辙试验进行高温稳定性检验。
沥青碎石混合料的配合比设计,应根据以往的经验,经过试拌、试铺论证决定,马歇尔试验结果仅供参考。
(二)设计依据目前,公路工程沥青路面的沥青混合料配合比设计的唯一依据是《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中附录B提供的“热拌沥青混合料配合比设计方法”。
(三)设计条件沥青混合料配合比设计之前,必须具备下列条件和相应资料,才能进行配合比设计。
1.沥青混合料的原材料,包括沥青、粗细集料、填料等,必须按相关规范进行常规试验检测,各项质量技术要求必须合格,否则不得进行配合比设计。
文章编号:0451-0712(2001)11-0001-05 中图分类号:U414.75 文献标识码:B关于沥青混合料配合比设计确定最佳沥青用量的问题沈金安(交通部公路科学研究所 北京市 100088) 摘 要:讨论了沥青混合料沥青最佳用量的确定方法,介绍了规范的编制思路。
关键词:沥青混合料;沥青最佳用量;规范修订 现在我国正在修订《公路沥青路面施工技术规范》(032-94),其中对马歇尔试验配合比设计方法的争议比较大,这是很正常的,我们作为规范的主编单位特别欢迎对此提出不同意见和建议。
由于规范修订工作还需要较长的时间,而现在有许多看法和做法又没有一个明确的解释,所以在某些单位也出现了一些混乱。
我国规范确定沥青混合料最佳沥青用量OA C 的方法有一个变化过程。
在以前的规范中,我国历来采用日本的方法,即求出全部满足设计技术要求的沥青用量范围,以其中值为最佳沥青用量。
按此方法使用多年来,发现了一些问题,主要是针对高速公路和一级公路,由于采用了高质量的沥青后,在估算沥青用量时,尽管上下变化了5个不同的沥青用量,变化范围达2.0%,稳定度值一般都能满足要求,流值也大都满足要求,但稳定度、密度有时连峰值都未出现,最后决定最佳沥青用量的往往只剩下空隙率一个指标(饱和度也取决于空隙率),而且能共同满足要求的沥青用量范围往往很窄。
所以实际上其相当于现在美国的4%空隙率决定最佳沥青用量的方法,不过那时的设计空隙率范围为3%~6%,中值是4.5%。
另外,空隙率的计算过程,除包括最大相对密度、试件密度、沥青被集料吸收等有所不同外,实质上基本是属于空隙率是唯一指标的体积设计方法。
后来在1994年修订规范时,对此作了修改。
当时的出发点主要是考虑到在所有指标中空隙率是最不容易准确测定的指标,测定方法也没有更好的办法。
这对沥青面层的中下层采用粗粒式沥青混凝土(或沥青碎石)的情况更困难。
所以最佳沥青用量的选择有比较大的随意性。
热拌沥青混合料配合比设计1、矿质混合料设计:表面层1/2最大粒径,中面层2/3最大粒径。
2、矿质混合料配合比的计算:原始数据:(1)粗集料密度(网篮法)、细集料密度(比重瓶法)、矿粉密度、筛分。
确定各集料的用料比例:(2)0.075mm,2.36mm,4.75mm应尽量接近中值,交通量大、轴载重的道路合成曲线考虑偏向级配下限,中小交通量可考虑接近上限。
3、沥青混合料马歇尔试验:主要目的是确定最佳沥青用量(OAC)计算得到的沥青用量仍要通过试验进行修正,马歇尔试验只是沥青混合料配合比的基本方法。
1)制备5组试件,每组不少于4个2)实际中标准试件的矿料重大约是1200g 左右。
如量得尺寸不符合要求,则按公式h1/h2*m(原重)3)制备马歇尔标准试件,冷却至室温最少12h,然后脱模,进行试件密度测试(网篮法)空隙率、理论最大密度、沥青饱和度、矿料间隙率等参数,注意:1吸水率小于0.5%密实型沥青混合料试件应用水中重法,2 较密实的应用表干法3 >2%的应用蜡封法测定。
4 空隙率较大的应用体积法4)绘制曲线图1)(由马歇尔稳定度、密度的最大值、设计空隙率中值)/3确定最佳沥青用量的初始值(OAC1)2)根据OACmin、OACmax确定最佳沥青用量中值(OACmin+OACmax)/2=OAC23)确定最佳沥青用量:(1)OAC1 ,OAC2比较接近时应取二者的平均值。
(2)如果二者差距比较大时应应根据水稳、高温稳定性来综合考虑(3)对于出现较大车辙时,应取中限值OAC2和下限值OACmin范围内确定最佳沥青用量,但一般不小于OAC2的0.5%。
(4)寒冷地区、旅游区道路,最佳沥青用量可以在OAC2和上限值OACmax范围内决定,一般不大于OAC2的0.3%。
4、沥青混合料的性能检验(1)水稳定性检验(2)沥青混合料的高温稳定性检验对热料仓进行筛分,确定各热料仓的上料比例(a1%,a2%,a3%,a4%),据最佳油石比,+-0.3%来做马歇尔试件,查看各项指标,确定最佳油石比,(也可以按照目标配合比的方法确定最佳油石比)取二者的平均值,4号仓(20~30)1600*(1-4.4%)*23%=352kg3 号仓(10~20)1600*(1-4.4%)*21%=321kg2号仓(4~10)1600*(1-4.4%)*21%=321kg1号仓(0~4)1600*(1-4.4%)*26%=398kg矿粉:1600*(1-4.4%)*7%=107kg沥青:1600*4.4%=70kg5、配合比验证取料进行抽提试验,看看级配,油石比。