贝雷法级配的设计探索

文章编号:1009 6825(2008)13 0195 02贝雷法级配的设计探索收稿日期:2008 01 11作者简介:黄 伟(1969 ),男,工程师,温州绕城高速公路指挥部,浙江温州 325400李 威(1978 ),男,硕士,浙江台州市公路管理处,浙江台州 318000黄伟 李威摘 要:在对贝雷法级配设计理论分析的基础上,分别对最大公称粒径为37.5mm,31.5mm 及26.5mm 的三种级配用贝雷法进行了设计,以获得适当的V M A ,从而保证设计的沥青混合料具有良好的抗车辙能力和耐久性。

关键词:贝雷法,级配,沥青混合料中图分类号:T U 528.42文献标识码:A1 贝雷法的基本概念1.1 集料的嵌挤与填充空隙率是混合料设计的重要指标,不同的集料嵌挤与填充情况会形成不同的空隙,它主要依赖于压实方法与压实功的大小、集料颗粒形状、表面纹理、粒径分布及颗粒强度等。

贝雷法中按集料的嵌挤与填充情况,将密级配沥青混合料分为粗级配和细级配两种类型。

粗级配是指粗集料能形成骨架结构的密级配混合料;而细级配是指粗集料不足以形成骨架,主要依靠细集料来承担荷载等外在作用的密级配混合料。

1.2 粗、细集料的定义在贝雷法中,粗细集料的定义不同于传统的以4.75mm 筛孔为界的划分方法,其对粗细集料的定义如下:1)粗集料:置于单位体积中能产生空隙的大集料颗粒;2)细集料:能填充由粗集料产生的空隙的集料颗粒。

从以上的定义可以看出,粗细集料的分界点是随最大公称粒径变化的。

贝雷法中粗细集料的分界筛孔称为第一控制筛孔。

对于文中,准备设计最大公称粒径分别为37.5mm,31.5mm 及26.5mm 三种级配。

根据贝雷法的思想其控制筛孔如表1所示(因国外没有31.5mm 的筛孔,文中对最大公称粒径为31.5mm 的级配控制筛孔纯按理论值进行研究)。

表1 设计级配控制筛孔表mm控制筛孔最大公称尺寸D37.531.526.5D/2191613.2PCS 9.56.94.75SCS 2.361.51.18T CS0.60.30.31.3 粗集料选取密度为得到期望的集料骨架结构,应选取粗集料的适宜密度,从而确定粗集料的用量。

确定粗集料选取密度时,必须考虑混合料是细级配还是粗级配。

理论上,松装密度是粗集料形成骨架结构的下限,是粗级配混合料与细级配混合料的分界点;而干捣密度通常被看作是密级配沥青混合料中粗集料形成骨架嵌挤结构的上限,其值约为松装密度的110%以上,粗集料选取密度按松装密度的百分率计。

对粗级配混合料,粗集料选取密度一般取松装密度的95%~105%,对易碎的软集料可接近105%,但应避免大于105%,以减小集料的破碎和现场压实的难度。

对细级配混合料,选取密度应小于松装密度的90%。

应注意的是,对密级配混合料,建议粗集料选取密度不宜采用松装密度的90%~95%,因为该范围的混合料粗集料骨架结构不稳定,现场的变异性较大。

2 矿质混合料级配的设计2.1 矿质混合料级配的设计步骤1)确定粗集料的选取密度,kg/m 3。

2)计算粗集料在选取密度下的空隙体积。

3)用细集料的干捣密度确定填充粗集料空隙所需的细集料。

4)利用粗、细集料各组分的密度,确定矿质混合料的总重,根据各级粗集料体积+各级细集料体积=单位体积,确定各集料的合成质量百分比。

5)根据粗集料中所含的部分细集料以及细集料中所含的部分粗集料,分别修正粗、细集料的质量百分比。

6)若使用矿质填料或回收粉尘,则需调整细料部分的百分含量。

7)确定经修正后各集料最终的质量百分含量。

8)合成级配的分析。

矿料组成确定后,需对集料的体积特性进一步分析。

先将合成级配分成三个部分:a.合成级配的粗集料部分,即最大粒径与PCS 之间的集料;b.合成集料的细集料又被分成粗、细两个部分,其分界点称为第二控制筛孔(SCS),且SCS =PCS 0.22;c.细料[3] 林宝玉.高强硅粉抗磨蚀混凝土开裂的成因及防治[J].混凝土,2000(7):6 7.[4] 张 强.高性能混凝土的耐久性技术分析[J].山西建筑,2007,33(5):170 171.Influence of silicon farina on the high performance concreteC UI Qi wenAbstract:It w as proposed that the silicon farina should be added in order to increase its intensity based on the collecting datas and stasted from amplificat ion pr inciple o f hig h perfermance concrete.T he definition o f silicon farina and its reacting mechanism in the concr ete were intro duced.T he influence and effect o f silicon farina on the high perfer mance concrete so as to ex er ting silicon far ina s improv ing function in con crete per for mance.Key words:silicon farina,hig h performance concrete,performance,durability!195!第34卷第13期2008年5月 山西建筑SHANXI ARCH ITECTUREVol.34No.13M ay. 2008的细部同样被再分一次,以第三控制筛(T CS )作为分界点,且T CS =SCS 0.22。

2.2 用CA ,FAc 及FAf 参数分析合成级配对合成级配用CA ,FA c 及FA f 三个参数进行分析。

这些参数发生变化,将引起沥青混合料的体积特性、施工特性以及使用性能的变化。

1)CA 比。

即粗集料比(Co arse A ggregate Ration),这个参数用于评价矿料中粗集料的含量和分析空隙特征。

计算公式如下:CA =P D/2-P PCS100-P D /2=100-P D /2。

式中:P D /2∀∀∀粒径为D /2(D 为最大公称粒径)的通过率,%;P PCS ∀∀∀第一控制筛孔的通过率,%。

CA 比对沥青混合料的体积特性有重要影响,它反映了粗集料中大粒径颗粒与D /2~PCS 粒径颗粒之间的均衡关系,这种均衡关系将影响混合料的压实特性和路用性能。

CA 比增大,混合料的空隙率和VM A 将相应增大,因为粗集料中D /2~PCS 粒径颗粒增多,降低了集料的压密效果。

另外,VM A 随CA 比变化的大小也与集料的形状和表面纹理有关。

当CA 比接近1.0时,会因粗集料中D /2~PCS 粒径颗粒含量过大而使混合料在施工中难以压实,且因粗集料颗粒之间容易产生移动而不易嵌挤成型。

当CA 比大于1.0时,D /2~PCS 粒径颗粒将控制粗集料的骨架结构形成,而较大粒径的粗集料则悬浮于其中。

2)FA c 比。

把细集料重新视为一混合料,并将其分成粗、细两个部分,细集料中粗料部分形成的空隙由细料部分进行填充。

FA c (Coarse Portion of F ine Agg reg ate)就是用来反映细集料中粗料部分与细料部分的嵌挤、填充情况,计算公式如下:FA c =P SCS /P PCS 。

式中:P S CS ∀∀∀第二控制筛孔的通过率,%。

FA c 值增大,表明细集料中起填充作用的细料部分比例增大,从而使细集料形成更为紧密的结构。

通常FA c 值应小于0.50,如果大于0.50,则表明混合料中含有过量的天然砂,在0.45次方级配曲线图上将出现#驼峰∃,这是应该避免的。

如果FA c 比低于0.35,则表明合成级配不均匀,在0.45次方级配图上呈凹状,这种级配可能存在压实问题。

FA c 值对混合料的VM A 有很大影响,随其值的减小V M A 将不断增大。

3)FAf 比。

FAf (Fine Port ion of Fine Aggr eg ate)反映了合成集料中最细一级的嵌挤情况,计算公式如下:FAf =P TCS /P S CS 。

式中:P TCS ∀∀∀第三控制筛孔的通过率,%。

与FA c 比类似,其值影响混合料的体积特性。

一般V M A 值随其减小而增大。

对于一般的密级配沥青混合料,FA f 比也应小于0.50。

表2 贝雷级配设计参数范围表公称尺寸/mm37.531.526.5CA 比0.80~0.950.75~0.900.70~0.85FA c 比0.35~0.500.35~0.500.35~0.50FAf 比0.35~0.500.35~0.500.35~0.50以上三个比例参数都是通过与不同混合料最大公称粒径相联系的各个控制筛孔的通过百分含量计算而得的,它们对于评价和调整混合料的VM A 及空隙率有很大价值。

文中设计的级配其贝雷参数范围见表2。

表3 三种级配及其参数值级配筛孔BL 37.5(级配C)BL 31.5(级配D)BL 26.5(级配E)5310037.595.0100.0100.031.591.426.575.286.195.21964.773.881.31655.965.673.613.244.154.362.79.533.944.052.44.7525.029.332.92.3617.120.924.01.1812.314.616.50.68.710.411.80.37.27.88.30.15 4.6 6.27.50.075 4.1 4.1 4.1设计参数CA 0.8740.860.801FA c 0.5060.460.502FAf0.5050.480.504根据贝雷法的设计思想和步骤,文中设计出最大公称粒径分别为37.5mm,31.5mm,26.5mm 三种级配及其参数值具体见表3。

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