沥青混合料目标配合比设计快速确定法

1.2 集料筛分和级配合成
1.2.1 集料定名与取样
集料生产中集料的定名要按国标附录表 C.0.6 规
定 , 例如 19 (20)mm ～ 9.5 (10)mm 的 , >19 mm 的
不应多于 5 %, <9.5 mm 者不得 >15 %、 <4.75 mm
者不得 >5 %等 。 细集料要分为 4.75 mm ～ 2.36 mm 、
<2.36 mm 两档 , 不得用 <4.75 mm 的统货 。 以减少
合成级配时的麻烦 。 各集料堆取样要有代表性 。
来料不合格者要退货 , 集料场要进行硬化处理 ,
分档堆放 、 立好标签 , 并安排好施工运输管理计划 。
1.2.2 集料筛分结果与级配合成
得出各级集料筛分结果后 , 即可按表 1 的范围值
○ 林绣贤 游国兰 (同济大学 上海 200092)
摘要 :提出全套集料组成建议值表 , 既符合 Superpave 设计法的原则 , 又有利生产应用 , 还 能与国标组成接轨 , 实践证明是合理的 。 文中对 Superpave 设计法中 , 有效沥青计算公式进行修 订后 , 可使估算法得出的沥青含量已十分接近于最佳含量 , 经以旋转压实仪成型设计法和马歇尔 设计法所得结果比较和实体工程检验 , 证明可行 。 因此 , 建议可以计算法所得的沥青含量作为最 佳含量 。 经动稳定度和水损害试验检验后 , 如合格 , 即可交付工地作生产配合比设计用 。 此两者 结合 , 即成为沥青混合料目标配合比中设计快速确定法 。
表 1
Superpave 沥 青 混 合 料 集 料 级 配 组 成 建 议 值
最大标称尺寸(mm)
37.5 26.5 19.0 16.0 12.5 9.5
通过下列筛孔(方孔)的质量百分率(%)
50 37.5 26.5 19
16 12.5 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
注 :1 表中数字下有横线者为严格控制值 , 其他部分允许略有出入 。
2 表中 <0.075 mm 含量是根据 Superpave 设计法 1999 年版 , 从禁区下通过者 , 粉胶 比可从 0.6 ～ 1.2 调整为 0.8 ～ 1.6 而作出 的相应调 整
值。
3 最大标称尺寸 16 mm 的组成 , 是作者插入的 。
关键词 :沥青混合料 ;Superpave ;目标配合比 ;有效沥青 ;体积配比 ;集料有效密度
修筑一条性能优良 、 使用耐久的沥青路面 , 首先 是选好沥青和集料 。SHRP PG 级沥青分类即根据当地 气候状况和道路等级及交通量选定沥青 , 并对其进行 性能评价 , 以证 明该沥青是否适应当地 的高温防车 辙、 低温防缩裂、 常温防疲劳的要求 , 应予推广应 用 。 在集料方面 , 当前主要是要解决的粗集料的针片 状含量和细集料的棱角性及含泥量问题 。
2001 年第 1 期
林绣贤 游国兰 :沥青混合料目标配合比设计快速确定法
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的组成级配和 AH -70 沥青 , 其混合料动稳定度都在
1 950 次/mm ～ 2 300 次/ห้องสมุดไป่ตู้mm 间 , 新修的路面就基本不
渗水 , 摆值 BPN >50 , 构造深度 0.71 mm , 全部符合
要求 , 达到了预期的效果 。
9.5
57 ～ 70 52 ～ 72 40 ～ 60
4.75
36 ～ 49 38 ～ 58 26 ～ 45
d(mm)
2.36 23 ～ 35 28 ～ 46 16 ～ 33
1.18 14 ～ 22 20 ～ 34 11 ～ 25
0.6 9 ～ 17 15～ 27 7 ～ 18
0.3 5～ 14 10 ～ 20 4～ 13
d(mm) 19 12.5(13) 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075 100 90～ 100 74～ 86 46～ 58 28～ 39 17～ 26 10 ～ 19 6～ 16 4～ 11 2 ～ 7 100 95～ 100 70～ 88 48～ 68 36～ 53 24～ 41 18 ～ 30 12 ～ 22 8～ 16 4 ～ 8 100 90～ 100 60～ 80 30～ 53 20～ 40 15～ 30 10 ～ 23 7～ 18 3～ 12 4 ～ 8
合成级配并尽量接近中值 。合成时要了解现场各档料
堆的供应情况 , 力争予以平衡 , 以利施工 。 细集料中
能不掺砂的尽量不掺 , 如细集料中 <2.36 mm 者料源 有困难 , 则允许掺砂 , 但其掺量希望 <10 %。表 4 为
某路上面层筛分结果及合成级配示例 。 表中有掺砂与
不掺砂两种 , 掺砂者称 A 型 , 其配比为 25∶25∶20∶16∶ 9∶5 ;无砂者称 B 型 , 其配比为 25∶26∶19∶26∶0∶4 。 供
正是取两者之长的组成 。 同样 AC -20I 型 <4.75 mm 者细集料过多 , 禁区在其中部 , 是易引起光面和车辙
的敏感位置 ;而 AC -20 Ⅱ型 >2.36 mm 者落在控制 点下方 , 是引起渗水造成早期损坏之因 。 所以 Superpave 19 也是取 AC -20I 与 AC -20 Ⅱ之长而去其短的 组成 。
0.15
3 ～ 10 6 ～ 14 3～ 9
0.075 2～ 6 4～ 8 2～ 5
1.1.2 Superpave 19 与 AC -20I 、 AC -20 Ⅱ的比较
各组成范围如表 3 、 图 2 所示 。
图 2 与图 1 得出同样的 结论 , Superpave 19 范围 的上限全在 AC -20I 型范围内 , 下限全在 AC -20 Ⅱ 型范围内 ;Superpave 19 的中值线 >4.75 mm 者在 AC -20I 型中部并与 AC -20 Ⅱ型上限接近 ;<4.75 mm 者 , 则在 AC -20 Ⅱ型中部并与 AC -20I 型下限接近 ,
表 3
最 大 标 称 尺 寸 为 19 ( 20 ) mm 时 级 配 范 围 比 较
级配类型
Superpave 19 AC -20I AC -20Ⅱ
26.5(25)
100 100 100
19(20) 90 ～ 100 95 ～ 100 90 ～ 100
12.5(13)
68～ 81 62～ 80 52～ 70
mm 者全落在 Superpave 控制点的下方 , 即粗料太多 ,
是造成渗水和早期损坏的原因 。综合以上 , Superpave
12.5 是取 AC -13I 与 AK -13A 之长而去其短的组成 。
表 2
最大标称尺寸为 12.5 (13)mm 时级配范围比较
级配类型
Superpave 12.5 AC -13I AC -13A
在国标中 , 沥青混合料的组成有 AC -I 型 、 AC -Ⅱ型 、 AK 型等 。 根据路面各层使用功能的不同而 分别采用 。 实践证明 , AC -I 型 、 AC - Ⅱ型 、 AK 型 均有不同程度的缺陷 。 而 Superpave 设计法中只有控 制点和禁区的规定没有范围值 , 生产上又难以掌握 。 为此 , 作者曾根据 Superpave 设计法中控制点和禁区 的规定及交通量大时级配曲线应由禁区下面通过的原 则 , 用 A 、 N 泰波 公式 (即 n 法) 把控制点 予以联 系 , 并避开禁区 , 提出了各种最大标称尺寸集料级配
当沥青与集料选定后 , 关键的就是目标配合比设 计了 。对此 , 作者在 “高性能沥青混合料设计方法的 应用” 一文 (《华东公路》 1998 年第 5 期), 对 Superpave 设计法作过简介 。 经两年的实践检验 , 证明该法 确有特色 , 并可简化 , 综述成文 , 以供参考 。 1 集料级配组成范围与合成级配的确定 1.1 集料级配组成范围值的建议
工地选用 。
表 4
Superpave 12.5 合成级配示例
通过 1234
筛孔
(mm) 19～ 9.5 9.5～ 4.75 4.75～ 2.36 <2.36
来样 No 56 范围(mm) 黄砂 矿粉
合成配比 A型 B型
要求 中值 范围
19 100
100 100 100 100
12.5 62.1 100
90.5 90.5 95 90～ 100
9.5 18.8 99.8 100
79.6 79.6 80 74～ 86
4.75 0.5 19.6 99.6 100 100
54.8 54.1 52 46～ 58
2.36 0 0.6 21.5 99.2 93.6
33.7 33.8 33.5 28～ 39
1.18
组成范围值表 , 如表 1 。 今以经 常 在上 面 层使 用 的最 大 标称 尺寸 12.5
(13.2)mm 和经常在中 、 下面层使用的最大标称尺寸 19 (20)mm 作示例比较 。 1.1.1 Superpave 12.5 与 AC -13I 、 AK -13A 的比较
各组成范围如表 2 所示 , 为了更为直观 , 以倍数 增长的横坐标绘成图 1 。
图 1 各级配组成范围值比较示意
＊ 收稿日期 :2000-10-22
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华东公路
2001 年第 1 期
从图 1 知 , Superpave 12.5 范围的上限全在 AC 13I 型范围内 , 而其范围值的下限全在 AK -13A 型范 围内 。Superpave 12.5 的中值线 , >4.75 mm 者在 AC -13I 范 围 的 中 部 并 且 与 AK -13A 上 限 接 近 , <2.36 mm 者则在 AK -13A 范围的中部 , 显然是取 两者之 长的 组成 。 再从 AC -BI 的 范围 看 , <4.75 mm 者细料过多 , 禁区正处于范围的中部 , 是易引起 车辙和光面的敏感部分 , 而 AK -13A 的范围 >2.36