国内外沥青混合料配合比设计方法很多
各种沥青混合料设计方法的比较
各种沥青混合料设计方法的比较目前，国内外路面设计者对沥青混合料配合比设计方法的研究很多，纵观世界各国，现行用于沥青混合料配合比设计的方法主要有：马歇尔方法、维姆方法、Superpave方法、GTM方法以及贝雷法等，但其中又以马歇尔法运用得最为广泛。
我国《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）规定，沥青混合料配合比设计采用马歇尔方法；同时规定，当采用其他方法设计沥青混合料配合比时，应按规范规定进行马歇尔试验及各项配合比检验，并报告不同设计方法的试验结果。
不同混合料设计方法都有各自的特点，本文主要介绍几种主要设计方法的原理，并和马歇尔设计方法进行比较分析。
1马歇尔设计方法原理与设计步骤1.1设计原理马歇尔法是由美国密西西比州公路局的Bruce Marshell提出，在第二次世界大战期间开始使用，后来美国陆军工程兵团对其进行了改进和完善。
马歇尔设计法的基本原理是体积设计法，即在分析研究沥青混合料性能时，以沥青结合料与集料成分的体积比例作为计算依据，最终要达到的主要指标也是体积指标，如空隙率VV、矿料间隙率VMA、沥青饱和度VFA等。
通过沥青混合料组成材料的不同体积比例的组合，经过沥青混合料的拌和、试件的击实成型，最后测定试件的体积参数，从而确定沥青混合料各组成材料的比例。
1.2设计步骤沥青混合料配合比马歇尔设计方法分为目标配合比设计、生产配合比设计、生产配合比验证三个阶段。
三个阶段的设计原理是一致的，即按照体积法进行设计。
其最完整的设计步骤是在目标配合比设计阶段，设计过程如下。
①原材料试验。
即所有组成材料的物理、化学、力学性能试验，以确定其是否满足使用要求，从而确定其是否合格。
②确定混合料的组成级配。
按照要求的级配与所提供的各级集料的筛分，选好各级集料的比例，使混合料矿料的级配满足要求。
③成型试件。
根据经验估算沥青的最佳用量，以估算的最佳沥青用量为中值，以0.5%为步长，分别成型5个不同油石比：（估算最佳沥青用量-1.0%）、（估算最佳沥青用量-0.5%）、估算最佳沥青用量、（估算最佳沥青用量+0.5%）、（估算最佳沥青用量+1.0%）试件。
沥青混合料配合比计算
沥青混合料配合比计算
1.确定设计要求。
在进行沥青混合料配合比计算时，需明确设计要求，包括沥青的黏度、骨料的颗粒形状、最大粒径等技术指标，还需考虑路面的使用强度、防水性、耐磨性等要求。
2.计算沥青含量。
沥青是沥青混合料中的主要组成部分，其含量的选定是混合料性能的
重要保证。
常用的计算公式为：沥青质量=总质量/(1+骨料空隙率+沥青空
隙率)，其中骨料空隙率和沥青空隙率需要根据具体情况进行计算和确定。
3.计算骨料含量和配合比。
在确定沥青含量后，即可计算骨料含量，骨料含量=总质量-沥青含量。
骨料含量的选定需与沥青含量相匹配，同时需要配合具体的骨料种类、颗
粒形状和最大粒径进行选择。
最后，即可计算出沥青混合料的配合比，配
合比=沥青含量/骨料含量。
4.不同情况下的配合比计算。
在实际生产中，由于工程要求、原材料种类、技术水平等因素的不同，需根据具体情况进行配合比的调整。
例如，在高速公路路面上应用的沥青
混合料中，对沥青含量有较高的要求，通常为5%~7%左右；在高寒地区的
路面上应用的沥青混合料，根据路面的使用环境和气候条件，沥青含量需
要适当增加，以保证路面的使用寿命和安全性。
总之，沥青混合料配合比的计算是确保路面质量稳定和工程项目取得成功的前提条件之一，需要充分考虑原材料的性质和特点，以及工程设计要求和环境条件等因素，以求取一个最优的配合比。
国外沥青混合料设计方法评述
参 考 文 献
【］张 效俭 ． 壳 层 的成 因及 其岩 土 工程 评价 ［ ． ３ 硬 Ｊ 电 】
力勘测 ，１９ ，１ ，（ ） ４ １． ９ ７ ５ ３ ：１— ７
收 稿 日期 ：２ ０ — ４ １ ０７ ０ — ２
沥青 路 面具 有行 车平稳 方 法有Ｓ Ｒ 设 计 方 法 、法 国设 计 Ｈ Ｐ
方便 、易于 回收再生 利用等 优点 ，在 国内外 公路 和 城 市道路 中 。其 被作 为高级路 面 的主要结构类 型 而 广 为应用 。沥青 混合料 设计 包括选择 矿料种 类 、矿 料 级配 、沥青类 型等级 、确 定沥青用 量 以及 达到期
【】叶文 尧 ． １ 在苏 州 地 区采用 低 路 堤 设计 的可 行 性
维普资讯
Ｃ ＯＭＭＵＮ Ｃ Ｉ ＡｎＯＮ Ｔ ＤＡＲ Ｚ Ｓ Ｓ ＡＮ ＤＩＡｎＯ
水平 Ｉ 设计 是建立 在经验 与性 能有关 的集 料 和
混合 料性 能基础 之上 的 ，该水 平设计 不仅 用于 低交 通量 ，而且 也是各 级设计 的基 础 ；水 平 Ⅱ设 计 是在 设 计 水 平 Ｉ的基 础 上 进行 设 计 ，根 据 Ⅱ级 水 平 设
（ ｈ ｎ ｌ Ｕ ｉｅｃｔ ，Ｘｉａ ０ ４，Ｃ ｉａ Ｃ ａ ｇａｌ ｎｖ ｒｉ ｙ ｌ ７１ ６ ０ ｈｎ ）
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沥青混合料配合比设计方法
沥青混合料配合比设计方法Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】嘉兴市春秋建设工程检测中心有限责任公司 CQ/Q040530-2003沥青混合料配合比设计方法批准人：状态：持有人：分发号：2003年11月1日批准 2003年11月25日实施地址：浙江省嘉兴市南湖经济开发区春园路电话：、2600330 传真：沥青混合料配合比设计方法1.沥青混合料配合比设计基本原则对于高速公路和一级公路沥青路面的上面和中面层的沥青混凝土混合料进行配合比设计时，应通过车辙试验机对抗车辙能力进行检验。
在温度60℃、轮压条件下进行车辙试验的动稳定度，对高速公路不小于800次/㎜，对一级公路应不小于600次/㎜沥青碎石混合料的配合比设计应根据实践经验和马歇尔试验的结果，经过试拌试铺论证确定。
高速公路和一级公路的热拌沥青混合料的配合比设计应遵照下列步骤进行：±%等三个沥青用量进行马歇尔试验，确定生产配合比的最佳沥青用量。
2.矿质混合料的配合组成设计矿质混合料配合组成设计的目的，是选配一个具有足够密实度、并且有较高内摩阻力的矿质混合料。
可以根据级配理论，计算出需要的矿质混合料的级配范围；但是为了应用已有的研究成果和实践经验，通常是采用规范推荐的矿质混合料级配范围来确定。
按现行规范《沥青路面施工及验收规范》（GB500092—96）中规定，按下列步骤进行；确定沥青混合料类型沥青混合料的类型，根据道路等级、路面类型及所处的结构层位，按表2选定。
确定矿质混合料的级配范围根据已确定的沥青混合料类型，查阅规范推荐的矿质混合料级配范围表即可确定所需的级配范围。
矿质混合料配合比计算沥青混合料类型表2根据各组成材料的筛析试验资料，采用图解或试算（电算）法，计算符合要求级配范围的各组成材料用量比例。
计算得的合成级配应根据下列要求作必要的配合比调整。
a)通常情况下，合成级配曲线宜尽量接近设计级配中限，尤其应使㎜、㎜和㎜筛孔的通过量尽量接近设计级配防卫的中限；b)对高速公路、一级公路、城市快速路、主干路等交通量大、轴载重的道路，宜偏向级配范围的下（粗）限。
高速公路沥青路面施工设计
高速公路沥青路面施工设计探讨摘要：文章针对高速公路路面施工中沥青混合料、配合比设计以及沥青路面的施工等问题进行了分析与探讨。
关键词：高速公路；沥青路面；设计；施工国内的沥青路面普遍存在工程的耐久性和早期损坏两大突出问题。
造成这种情况有设计方面的原因、施工方面的原因，如材料、机械、施工工艺、质量控制等。
沥青路面施工是高速公路的最后一道关键工序，沥青混合料的设计和生产很大程度上决定着沥青路面的施工质量。
1沥青混合料设计1.1沥青混合料设计方法目前，国内外路面设计者对沥青混合料配合比设计方法的研究很多，纵观世界各国，现行用于沥青混合料配合比设计的方法主要有：马歇尔方法、维姆方法、superpave方法、gtm方法以及贝雷法等，但其中又以马歇尔法运用得最为广泛。
我国《公路沥青路面施工技术规范》（jtgf40-2004）规定，沥青混合料配合比设计采用马歇尔方法；同时规定，当采用其他方法设计沥青混合料配合比时，应按规范规定进行马歇尔试验及各项配合比检验，并报告不同设计方法的试验结果。
1.2沥青混合料级配优化设计高速公路沥青路面的混合料级配设计原则，主要是依据规范规定取级配范围中值的方法，但发现细集料偏多，抗车辙能力较低。
另一方面由于现行规范级配要求易造成各种集料比例不当，容易导致沥青混合料离析，使路面质量不均匀。
“十五”初期，高速公路铺筑了大量的比对试验段，从而调整了级配设计原则。
这个原则的核心是：级配是通过试验做出来的，而不是通过查表或数学运算计算出来的。
一个优良的级配首先是目标配合比的各项体积性质指标满足规范要求，其次是这个级配施工操作方便，不易离析。
在此基础上，江苏省提出了改进型ac－25i和改进型ac－20i级配范围。
这两种级配在“十五”初期江苏高速公路沥青路面建设中得到了广泛应用，使用效果良好。
1.3沥青混合料体积性质指标沥青混合料设计体积性质指标是沥青路面使用品质的重要影响因素，沥青混合料的体积性质不仅和原材料、级配、油石比有关，还与沥青混合料的试件成型方法、试验温度、击实（旋转压实）次数紧密联系。
浅析沥青混合料配合比设计及检验方法
2.2 集料各项试验结果
2.3 集料筛分结果
5 确定最佳油石比 根据以上实测密度 γf、 空隙率 VV、 矿料间隙率 VMA、 沥青饱和度 VFA、 100 100 100 100 100 90.2 81.9 74.3 53.4 16.4 5.6 0.8 流值 FL、 稳定度 MS 等数据绘制沥青混合料沥青用量选定图。由马歇尔试验 经过对原材料检验， 各项技术指标均符合 《规范》 要求可以使用。 结果确定密度最大值油石比为 5.0%， 稳定度最大值油石比为 4.5%， 空隙率设 3 矿料配合比设计 计值对应油石比为 4.3%，沥青饱和度中值对应油石比为 4.4%，计算 OAC1= 各项指标合格共同范围最小油石比为 4.15%， 最大油石比为 4.35%， 计 通过对矿料的筛分结果， 用图解法和试算法确定各种矿料的配合比例， 4.55%； 绘制设计级配曲线， 分别位于工程设计级配范围的上方、 中值及下方。 设计合 算 OAC2=4.25%； 由 OAC1 和 OAC2 计算确定最佳油石比 OAC=4.4%。 见表 6 沥青混合料最佳油石比检验 成级配不得有太多的锯齿形交错。经过调整确定矿料比例和掺配结果， 4、 表 5： 6.1 用真空法实测 4.4%油石比沥青混合料理论最大相对密度为 2.502。 采用 表 4 比例 Φ101.3mm×63.5mm 标准试件两组。 一组在 60℃的水中浸水 30min， 进行马歇 进行浸水马歇尔试验， 试验结果如下： 尔试验。一组在 60℃的水中浸水 48h， 表7
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沥青混合料配合比设计
浅谈沥青混合料配合比设计【摘要】随着高速公路的修建，路面结构层使用沥青混合料进行施工逐渐成为关键。
在行车过程中，质量的好坏直接反应在路面面层的施工技术上，而沥青混合料的施工质量成为重中之重。
而路面面层的好坏，取决于沥青混合料配合比的设计和拌制。
【关键词】路面面层；沥青混合料；配合比；设计引言：国家“十二五”计划的结束，伴随着新经济、新政策的实施，公路建设将迎来新的契机。
而公路建设质量的好坏，直接影响着施工单位的信誉。
如何把公路质量搞好，是下阶段面临的重要课题，把公路路面做好、施工好是保证公路寿命的关键。
现本人结合多年的施工经验，对路面结构层沥青混合料配合设计分析如下，请同行给予指正。
一、沥青混合料配合比设计的一般规定：1、热拌沥青混合料的配合比设计应通过目标配合比设计、生产配合比设计及生产配合比验证三个阶段，确定沥青混合料的材料品种及配比、矿料级配、最佳沥青用量。
2、热拌沥青混合料的目标配合比设计宜以下步骤进行。
3、配合比设计的试验方法必须遵照现行试验规程的方法执行。
二、沥青混合料配比工程设计级配范围1、沥青路面工程的混合料设计级配范围由工程设计文件或招标文件规定，密级配沥青混合料的设计级配宜在规范规定的级配范围内，根据公路等级、工程性质、气候条件、交通条件、材料品种，通过对条件大体相当的工程的使用情况进行调查研究后调整确定，必要时允许超出规范级配范围。
密级配沥青稳定碎石混合料可直接以本规范规定的级配范围作工程设计级配范围使用。
2、调整工程设计级配范围宜遵循下列原则：1）首先按规范确定采用粗型（c型）或细型（f型）的混合料。
对夏季温度高、高温持续时间长，重载交通多的路段，宜选用粗型密级配沥青混合料（ac-c型），并取较高的设计空隙率。
对冬季温度低、且低温持续时间长的地区，或者重载交通较少的路段，宜选用细型密级配沥青混合料（ac-f型），并取较低的设计空隙率。
2）为确保高温抗车辙能力，同时兼顾低温抗裂性能的需要。
沥青混合料配合比设计工程实例
沥青混合料配合比设计工程实例以下是一个沥青混合料配合比设计的工程实例：背景描述：市高速公路项目新建工程，要求铺设一层AC-13级沥青混合料，以确保道路的耐久性和平稳性。
该项目环境温度变化较大，夏季最高温度可达40℃，冬季最低温度可达-20℃，经常有大型货运车辆经过，因此需要考虑较高的路面抗剪强度和稳定性。
步骤一：确定级配要求根据工程要求和规范，确定AC-13级沥青混合料的级配要求，一般采用骨料级配为0～4.75mm，要求通过筛网9～16%、保留通过率85～99%。
同时根据实际工程使用条件，定出极端施工条件下沥青混合料的最低有效馏分含量为4.5%。
步骤二：骨料选择根据该地区可供选择的骨料种类和性能，结合项目的要求，在骨料性能和经济成本之间权衡考虑，最终选择使用优质石灰石骨料和石粉作为骨料。
步骤三：沥青粘结剂选择根据工程要求和实际情况，选择合适的沥青粘结剂。
经过实验室试验和经验分析，确定采用聚合物改性沥青粘结剂，并确定适宜的添加量。
步骤四：配合比确定根据步骤一至步骤三的结果，结合实验室试验数据和经验分析，进行配合比设计。
首先确定石粉和骨料的配比，以满足级配要求。
然后根据骨料的容重和实际用量，确定沥青和沥青粘结剂的添加量，以确保沥青混合料的黏结性和稳定性。
最后进行试验制备样品，进行性能测试，以验证设计的配合比能否满足工程的要求。
步骤五：调整和优化根据试验结果，对配合比进行调整和优化。
根据实际情况和性能要求，适当调整骨料配比、沥青添加量和沥青粘结剂添加量，以达到最佳配比，提高沥青混合料的稳定性、抗剪强度和耐久性。
以上是一个沥青混合料配合比设计的工程实例。
在实际工程中，还需要考虑其他因素，如环境因素、道路形式和交通量等，以确定最佳的沥青混合料配合比。
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第25卷 第4期重 庆 交 通 学 院 学 报2006年8月Vo1125No14JOURNA L OF CH ONG QI NGJ I AOT ONG UNI VERSITY Aug.,2006长短纤维沥青砼力学性能试验对比研究仲玉侠,Ξ 余 芳重庆交通学院道路与铁道专业,重庆400074摘要:通过纤维沥青混合料马歇尔试验,系统的研究纤维掺量,纤维类型,沥青用量,击实次数,纤维形状各方面影响因素对砼马歇尔指标的影响及路用性能,并分析了相应的纤维作用机理,旨在发现一些规律来指导混合料的设计施工.关 键 词:纤维;沥青混合料;马歇尔试验;路用性能;作用机理中图分类号:U414175 文献标识码:B 文章编号:10012716X(2006)0420065205 目前,国内外沥青混合料配合比设计方法很多,传统方法有马歇尔设计法、维姆设计法,近年来新发展的有综合设计法、Superpave设计法,以及某些特殊沥青混合料设计方法如S M A等.我国现行规范规定的沥青混合料配合比设计法是马歇尔法.尽管近年来人们对马歇尔设计方法提出许多质疑,但现阶段该方法仍广泛应用于中国沥青路面设计.文献[1]介绍了沥青混合料马歇尔配合比设计方法及其优缺点,但并未涉及纤维沥青混合料的研究.文献[2]提出了沥青合料的击实温度对混合料空隙率的影响.文献[3,4]对多种纤维进行了研究,但并未对钢纤维进行研究.最近几年,纤维沥青路面得到了广泛应用,但在设计与施工中却存在许多问题,为了便于设计和施工控制,对纤维沥青混合料的马歇尔试验结果进行分析就显得非常必要.目前,尚未见其它文献对纤维沥青混合料的马歇尔试验指标的变化规律的相关报道.对钢纤维沥青混合料马歇尔试验研究更为少见.为此,本文以木质素纤维,德兰尼特纤维、钢纤维为例对其马歇尔试验结果进行了深入的讨论研究,并简要分析了纤维沥青混合料的路用性能,旨在为纤维的选择和纤维沥青混合料设计与施工提供了参考意见.1 原材料及试验方法采用韩国SK AH-70重交通沥青,粗集料采用破碎花岗岩碎石,细集料采用与沥青粘附极好石灰石石屑,矿粉为磨细的石灰石.纤维采用三种纤维,长纤维(钢纤维)和短纤维(德兰尼特纤维、木质素纤维).采用AC-13I连续型密级配,试验用合成级配采用规范中值.纤维沥青混合料的最佳沥青用量尚没有合理的方法.本次试验仍采用马歇尔试验确定不同纤维沥青混合料的最佳沥青用量.整个试验严格按照《试验规程》进行.按照高等级公路马歇尔试验技术标准中的AC-13I型沥青砼指标要求确定最佳沥青用量及各力学物理指标.2 纤维用量对马歇尔试验结果的影响纤维用量是指纤维占全部纤维沥青混合料的质量百分比.纤维用量不同,纤维在混合料中的分散性、有效比表面积及对混合料的加强作用也不尽同.为此,本文采用德兰尼特纤维用AC-13Ⅰ的混合料进行了马歇尔试验结果比较,纤维用量分别采用011%,012%,013%,其结果如表1和图1所示.如图1所示,随着纤维掺量的增加,纤维沥青混表1 纤维用量对马歇尔试验结果的影响纤维用量%油石比%密度g/cm3空隙率%沥青饱和度%矿料间隙率%稳定度kN流值mm 011418214352187918131814162518 012419214472128410131515123512 013510214193127814141615158415收稿日期:2005207221作者简介:仲玉侠(1978-),女,吉林四平人,硕士生,主要从事路基路面方向的研究.合料的密度增加,当德兰尼特纤维掺量达012%时密度达到峰值,继续增加掺量时密度则明显下降.空隙率的变化规律则相反,矿料间隙率的变化规律与空隙率一致,均在德兰尼特纤维掺量达012%时达到最低值.这是因为,纤维的体积较疏松,且纤维有一定的弹性效应,纤维加入混合料后要占用一定的空间,在相同的击(压)实功能下,纤维沥青混合料的密实过程相对要困难些,从而使纤维沥青混合料的密度下降,且纤维用量越高,密度越低,纤维要占据一定的空间,密实过程受到一定的限制,使其孔隙率有所增大.同时,沥青所占的体积百分比增加,因而[VAF]也将增大.故施工中应提高压实功能或压实遍数以提高纤维沥青混合料的密实度.图1 纤维用量对马歇尔试验结果的影响纤维加入后,混合料的最佳沥青用量增加,同时纤维又有提高混合料的抗变形能力的作用.因此,纤维混合料的流值随纤维用量的增加也是增大的,但其增加幅度放缓.可见,流值同沥青用量关系十分密切,沥青用量越大,流值也越高.由于纤维的加入如同填料一样,需要有更多的沥青包裹在纤维的表面,纤维越多,其总比表面积越大,其表面吸附沥青也越多.但当纤维用量过高时,纤维在沥青混合料中的分散性将受到限制,会产生结团成束现象,使其总比表面积不增加或增加不大.由此可见,纤维的加入并非越多越好,应视其分散性而定.从复合材料角度看[5],宏观上纤维沥青混合料是连续的,但从细观角度看又是不连续且非均质的,因而纤维加入后,往往在其分散性受到限制时,结团成束的纤维成为混合料中的“强度弱点”,引起强度不均匀性,有使混合料强度下降的趋势.同时,纤维在混合料中又有不同程度的桥接加筋作用,并提高了沥青与矿料间的界面强度,使混合料整体强度有所提高.因此纤维沥青混合料的强度值应视其加强与减弱作用的综合情况而定.故在较低用量时,纤维混合料的稳定度增大,但纤维用量太高,分散性下降,强度削弱增强,反而使混合料的稳定度值降低.3 纤维类型对马歇尔试验结果的影响311 在最佳沥青用量下本文采用3种的纤维包括长纤维(钢纤维)和短纤维(德兰尼特纤维、木质素纤维).纤维类型不同,结构组成也不一样,在混合料中的作用也不尽相同.对于短纤维,我们分别按马歇尔法确定最佳沥青用量,对钢纤维由于其内部结构并不吸附沥青,所以认为最佳沥青用量与不加纤维前一样.在最佳沥青用量下马歇尔结果如表2所示.从试验结果看,短纤维沥青混合料最佳沥青用表2 最佳沥青用量下纤维类型对马歇尔试验结果的影响纤维类型油石比%纤维用量%密度g/cm 3空隙率%沥青饱和度%矿料间隙率%稳定度kN 流值mm 无纤维4170102144721581151313141024120德兰尼特419012214402128410131515123512木质素5130122143821086101411121835156钢纤维4172102146811687111216161015140量均有增加,其增长幅度同纤维类型有关.木质素纤维比表面积大,多孔结构,吸附沥青能力强,故其最佳沥青用量最大;德兰尼特纤维呈纫丝状,质地较密,表面较光滑,表面积相对较小,对沥青的吸附量相对减少,沥青最佳用量增加较小.在最佳沥青用量下,短纤维加入后,混合料密度均有所下降,理由如前所述.钢纤维则恰恰相反,钢纤维的相对密度较大,所以钢纤维的掺入使混合料的密度增加,而孔隙率和矿料间隙率均下降.除木质素纤维外,各纤维沥青混合料的稳定度均增加,其中钢纤维稳定度值最高,所以钢纤维可用于抵抗变形和开裂状况.最佳沥青用量越高,流值也越大,故木质素纤维沥青混合料的流值最大.312 在相同沥青用量下从表3可以看出,在较低的沥青用量下,德兰尼特纤维和木质素纤维没有足够的沥青包裹并添充到矿料孔隙中,故其孔隙率变大,相对密度变小.而钢纤维混合料密度与其它纤维加入后相比密度最大,66 重庆交通学院学报 第25卷空隙率最小,稳定度最大.木质素纤维的最佳沥青用量最大,纤维的加筋作用较小,其稳定度值较小.德兰尼特纤维和钢纤维的加筋作用显著,纤维加入均可不同程度的提高混合料的抗变形能力,具有阻裂效果,故各纤维沥青混合料的流值均有所增大.纤维沥青混合料的马歇尔稳定度一般是在其最佳沥青用量处有最大值,故在较低的沥青用量下,没有足够沥青包裹纤维和矿料,混合料的粘结作用减弱,使得各纤维沥青混合料的稳定度值均低于最佳沥青用量时的稳定度值.表3 相同沥青用量下纤维类型对马歇尔试验结果的影响纤维类型油石比%纤维用量%密度g/cm3空隙率%沥青饱和度%稳定度kN流值mm 无纤维413010214243177319131683122德兰尼特413012214104127110141895129木质素413012213944186719121754102钢纤维4132102143231375171515931974 纤维形状对马歇尔试验结果的影响在试验中采取波纹状和直线状钢纤维进行对比表4 纤维形状对马歇尔试验结果的影响纤维形状型吸水率(%)密度(g/cm3)空隙率(%)沥青饱和度(%)矿料间隙率(%)稳定度kN流值mm 直线状0132146811687111216151595157波纹状0132148611086101210161125153研究形状对马歇尔指标的影响,从表4可以看出,形状的改变对吸水率是没有影响的,可以说在改善水损害方面是不用通过改善钢纤维的形状来解决.但对混合料的空隙率影响很大,由于纤维形状的改变,波纹状的钢纤维在沥青的包裹下更容易与细级料结合在一起共同作用,导致在同样的击实功下,其空隙率明显变小,密度增加.另外,由于波纹状能够起到咬合紧密而且可以提高抵抗变形的能力,矿料间隙率减小,稳定度提高.同样长度的纤维由于波纹形状增加了比表面积,所以导致沥青的饱和度降低.5 击实次数对马歇尔试验结果的影响对3种纤维进行了对比研究,在最佳沥青用量表5 击实次数对对马歇尔试验结果的影响纤维类型油石比%纤维用量吸水率%密度g/cm3空隙率%沥青饱和度%矿料间隙率%击实次数75次无纤维4170100122144721581151313德兰尼特4190120122144021284101315钢纤维4172100132146811687111216击实次数50次无纤维4170100152142731276191410德兰尼特4190120152140931775121418钢纤维4172100162143231078151318下,纤维含量为012%和2%的混合料进行研究,可以看出:击实次数从75次减小到50次时,密度均减小了.空隙率均明显有大幅度提高,矿料间隙率略有提高,吸水率普遍提高两倍多.对于短纤维混合料若采用双面击实50次成型试件,往往纤维有一定的弹性效应,在相同的击(压)实功能下,纤维沥青混合料的密实过程相对要困难些,从而使纤维沥青混合料的密度下降,且纤维用量越高,密度越低.同时,沥青所占的体积百分比降低,因而[VM A]也将增大.故施工中应提高压实功能或压实遍数.在通常密级配混合料中添加纤维的混合料,其马歇尔采用双面击实75次[6]成型试件.可以控制马歇尔稳定度在规定范围内.钢纤维材料的三维乱向分布,对混合料的击实密度产生了影响.根据沥青混合料的强度理论分析,钢纤维沥青混合料获得合适的密度时,才能充分发挥其强度优势.从以上数据可以看出,击实次数对混合料的物理力学性质指标的影响不容忽视.特别是水损害严重的地方更应该严格控制击实次数,避免空隙率过大或过小而引起吸水率增大而导致胶结料剥落影响路面使用寿命.6 纤维沥青混合料的路用性能及结果分析纤维沥青混合料马歇尔试验仅能反映其部分力学与温度特性,故还有必要进行高温稳定性,低温抗裂性及水稳定性等路用性能试验反映其抗变形能力和抗疲劳能力,试验中采用纤维掺量分别为012%76第4期 仲玉侠,等:长短纤维沥青砼力学性能试验对比研究 德兰尼特AD,012%木质素AM,2%钢纤维AG.611 纤维沥青混合料的高温稳定性高温稳定性采用60℃车辙试验,结果见表6.表6 纤维沥青混合料车辙试验结果纤维类型动稳定度次/mm无纤维AC630德兰尼特AD1004木质素AM394钢纤维AG613从表6可以看出,加入纤维后,混合料马歇尔稳定度M.S为,AM<AC<AD<AG;而混合料的动稳定度D.S为AM<AC<AG<AD.动稳定度越高,抗变形能力越强.马歇尔稳定度D.S和动稳定度D.S 虽同属高温指标,但两者物理意义并不相同,D.S反映高温变形能力,而M.S是反映高温极限强度,因此,混合料的影响不尽相同,影响高温变形的主要因素是骨架结构,而影响强度的主要因素是强度和内摩阻力.612 纤维沥青混合料的低温抗裂性低温抗裂性采用-10℃劈裂试验,试验结果见表7.表7 纤维沥青混合料劈裂试验结果纤维类型劈裂强度MPa无纤维AC4100德兰尼特AD4108木质素AM3147钢纤维AG4169从表7可以看出,与未加纤维相比,德兰尼特与钢纤维沥青混合料的加入均使混合料劈裂强度增加,而木质素沥青混合料劈裂强度有所降低.这说明纤维的“桥接加筋”作用提高了混合料的极限拉应力,特别是钢纤维的高抗拉强度更有利于改善沥青混合料的低温抗裂性.613 纤维沥青混合料的水稳定性水稳定性采用冻融劈裂试验残留稳定度指标来评价,试验结果见表8.表8 纤维沥青混合料劈裂试验结果纤维类型残留稳定度%无纤维AC8815德兰尼特AD8917木质素AM8817钢纤维AG8912从表8可以看出,纤维的加入对沥青混合料残留稳定度都有不同程度的改善,德兰尼特纤维沥青混合料的残留稳定度最高大8917%,这是由于德兰尼特纤维多孔,对沥青具有较强的吸附能力,导致吸附在矿料上的沥青膜变厚,并减少自由沥青用量,提高沥青与集料的粘结力,加强沥青与集料形成的界面膜抵抗水分剥离的能力,同时德兰尼特纤维多相分布的加筋作用,因而,德兰尼特纤维沥青混合料表现出较高的残留稳定度,其抗水害能力增强.7 纤维沥青混合料的增强机理分析711 木质素纤维吸附稳定的作用机理木质素纤维分散到沥青中,其巨大的表面积可成为沥青浸润的界面,在其界面上纤维可以吸附大量的沥青,形成一个新的有一定界面的相,称为界面层.界面层的结构与性质取决于沥青与纤维两相的性质.界面层的作用是连接两相并传递、缓冲两相间应力,是影响整个纤维沥青材料物理、力学性能的关键.不同的纤维对应不同性质的界面层.沥青中酸性树脂组分是一种表面活性物质,它与纤维表面产生吸附作用、物理浸润作用以及有时存在的化学键作用,使沥青呈单分子状排列在纤维表面,形成结构牢固的结构沥青界面层.712 德兰尼特纤维阻裂的作用机理德兰尼特纤维分散在沥青胶结料中,形成一种以纤维为基质,沥青胶结料为基体的复合材料.根据复合材料纤维间距理论,由于复合在纤维基体内的短纤维的分布是三相随机的且数目众多,故混合料中小裂纹周围甚至内部会有许多纤维,受外力作用时,裂纹周围存在众多约束,对裂纹扩展起阻滞作用.从复合的角度看,即纤维大分子的软链与沥青高分子产生交连、嵌段等作用,约束了沥青高分子的运动.从而提高了纤维混合料自愈能力,增强弹性恢复,减少裂缝,延缓老化.713 钢纤维加筋的作用机理由于钢纤维在沥青混凝土内的分布是三相随机且纤维数量却相当大.故在混合料中广为分布,纤维对沥青混凝土起阻裂作用,提高了纤维混合料自愈能力,减少裂缝,保证沥青整体性.根据复合材料力学理论和有限元进行分析,纤维的加入能改变沥青混凝土层在车辆荷载荷温度作用下的力学状态,大幅度减少接缝处的应力集中,从而阻止裂缝产生和发展,增加路面整体结构钢度,减小路面弯沉,提高抗车辙能力.8 结 论1)分散性的保证是纤维沥青混合料性能得以发挥的前提.纤维用量过高时,纤维在沥青混合料中的分散性将受到限制,会产生结团成束现象,使其总比表面积不增加或增加不大.由此可见,纤维的加入并非越多越好,应视其分散性而定.86 重庆交通学院学报 第25卷2)木质素纤维和德兰尼特纤维沥青混合料的最佳沥青用量均有所增加.但表面越粗糙,体积越硫松,比表面积越大,其最佳沥青用量也越大.3)纤维沥青混合料的稳定度最大值一般都在最佳沥青用量左右取得.沥青用量接近最佳用量时,纤维的加强作用得以体现,稳定度迅速增加,在最佳用量左右达到最大值.沥青用量再增加,稳定度因沥青用量偏多,自由沥青的润滑作用下,稳定度将降低,但比相同沥青用量下的普通混合料的高.4)钢纤维形状的改变对吸水率是没有影响的,但对混合料的空隙率影响很大,随着纤维的曲度增加,纤维的空隙率明显降低.由于波纹状能够起到咬合紧密而且可以提高抵抗变形的能力,矿料间隙率减小,稳定度提高.钢纤维稳定度值最高,所以钢纤维可用于抵抗变形和开裂状况.5)德兰尼特纤维多相分布的加筋作用及其多孔结构对沥青的吸附作用,德兰尼特纤维能够较好的改善沥青混合料高温抗变形能力和水稳定性.参考文献:[1] 吴超凡,童光明.对马歇尔设计方法与设计标准的几点看法[J ].湖南交通科技,2003,29(3):123.[2] 鲁正兰,袁志平,朱梦良.温度对沥青混合料空隙率的影响[J ].中南公路工程,2004,29(1):51254.[3] 陈华鑫,张争奇,胡长顺.纤维沥青混合料马歇尔试验[J ].长安大学学报(自然科学版),2003,23(2):7210.[4] 张争奇,胡长顺.纤维加强沥青混凝土几个问题和讨论[J ].西安公路交通大学学报,200l ,2l (1):29232.[5] 肖桂彰,郑传超.道路复合材料[M].北京:人民交通出版社,1999:17262.[6] 胡长顺,张争奇.纤维沥青混合料配合比初探[J ].公路,2003,(6):1432146.[7] 中华人民共和国部颁标准.公路工程沥青与沥青混合料试验规程(J T J052-2000)[S].2000.Comparison research on fiber reinforced asphalt mixconcrete mechanics performance testZH ONG Y u 2xia , Y U FangDepartment of R oad and Railway Engineering ,Chongqing Jiaotong University ,Chongqing 400074,ChinaAbstract :This paper systemically investigate the effect on Marshall index of fiber percent ,fiber type ,asphalt percent ,fiber shape and other factors by Marshall test and pavement performance ,then analyses the mechanism of fiber rein forced asphalt mix concrete ,aiming to find out s ome theories to guide the project and construction on asphalt mix concrete pavement.K ey w ords :asphalt mix ;fiber -rein forced ;Marshall test ;pavement performance ;mechanism96第4期 仲玉侠,等:长短纤维沥青砼力学性能试验对比研究 。