骨架密实型沥青混合料级配设计研究探讨

骨架密实型沥青混合料级配设计研究探讨

总第243期

2010年第6期

交通科技

TransportationScience&Fechnology

SerialNo.243

No.6Dec.2010

骨架密实型沥青混合料级配设计研究探讨

王志强

(河北省武强县交通局武强053300)

摘要针对沥青混合料组成结构要求,提出了对骨架密实型结构的理解和认识,结合试验测试

数据对骨架密实型结构级配设计理论进行了阐述.说明骨架密实型沥青混合料以4.75mm为关

键性筛孔时,4.75mm以下体积之和介于4O～45之间;当以2.36mm为关键性筛孔时,2.36

mm以下体积之和介于38～43.并且结合具体工程实例对骨架密实型结构级配设计计算进

行了研究探讨.

关键词沥青混合料骨架密实型松散振实空隙体积率关键性筛孔

随着经济的发展,公路交通组成有了很大的

变化,在多轴次,重轴载,高轮压重载交通趋势日

益严重的情况下,为了防止沥青路面早期破坏,使

沥青面层具有良好的高温稳定性和防渗水性能,

对沥青混合料的组成结构有了新的要求,既要求

沥青混合料密实,又要求其必须形成骨架结构,其

最理想的沥青混合料结构就是密实骨架型结构.

因此,研究探讨骨架密实型沥青混合料级配设计具有重要的现实意义.笔者结合大量的试验测试数据对骨架密实型沥青混合料级配设计进行如下研究探讨.

1密实骨架型沥青混合料级配设计理论

骨架密实型沥青混合料是一种粗集料用量相

对较多,既能使关键性筛孑L尺寸以上粗集料颗粒间相互嵌挤紧密,又有一定数量的细集料+矿粉

+沥青能够填实粗集料骨架空隙体积的结构类型.即意味着该结构类型的沥青混合料中,细集

料+矿粉+沥青+预留空隙体积的总和介于关键

性筛孔以上粗集料的堆积松散状态下空隙体积和振实紧密状态下的孔隙体积之间.因此笔者认为,凡是细集料+矿粉+沥青+预留的设计空隙

率体积之和介于关键性筛孑L尺寸4.75mii1或2.36mm以上粗集料在松散堆积状态下的最大

空隙率和经振实状态下的最小空隙体积率之间的沥青混合料,即可称为骨架密实型沥青混合料_】. 根据多次测试结果显示:关键性筛孔尺寸

4.75mm以上粗集料在松散堆积状态下空隙体积率多为45左右;在振实状态下的空隙体积率多

为4O.对于关键性筛孔尺寸2.36mm以上的

粗集料,在松散堆积状态下的空隙体积率多为

43左右;在振实状态下的空隙体积率多为38

左右.

因此可归结为,对于骨架密实型沥青混合料,

以4.75mm为粗细集料分界时,4.75mm以下

(细集料+矿粉+沥青+设计空隙率)体积之和介

于4O～45之间;当以2.36mm为粗细集料分

界时,2.36mm以下(细集料十矿粉+沥青+设

计空隙率)体积之和介于38～43.

2密实骨架型沥青混合料级配设计

以307国道工程为例,介绍骨架密实型沥青

混合料级配设计思路.

根据规范和设计规定要求,确定矿料级配

类型,找出粗集料分界点的关键性筛孔尺寸.

JTGF40—2004规范规定,沥青混合料结构层集

料公称最大粒径应为结构层厚度的1/2.5～1/8,

对粗型和细型密级配沥青混凝土的关键性筛孔通

过率的规定为_2j:当沥青混合料类型为AC一2O以

上的矿料级配,公称最大粒径大于19nlnl时,关

键性筛孑L尺寸为4.75mm;当沥青混合料类型为

AC—l6以下的矿料级配,公称最大粒径小于16

mm时,关键性筛孑L尺寸为2.36mn2.

307国道下面层结构设计厚度为5cm,根据

集料公称最大粒径与结构层厚度的比例关系选定

沥青混合料矿料级配类型应为AC一20型,其公称

王志强:骨架密实型沥青混合料级配设计研究探讨2010年第6期最大粒径为19m,关键性筛孔尺寸为4.75mm.

由分析可知,关键性筛孔尺寸4.75mm以下

细集料+矿粉+沥青+预留设计空隙体积率,最大

应为45,最小应为40.那么关键性筛孔尺寸

4.75mm以上粗集料的体积率最小应为100一

45%=55%,最大应为100--40一60.

从料场选取有代表性的不同规格尺寸的矿料

进行颗粒分析,求得各级筛孔通过百分率的均值.

同时测出各种原材料的密度.

307国道工程不同规格的矿料筛分结果见表1.

表1矿料筛分结果

注:以上各种矿料密度为表观密度.

《公路沥青路面施工技术规范》规定的密级配沥青混凝土混合料马歇尔试验技术标准见表3.

表3密级配沥青混凝土混合料马歇尔试验技术标准

结构层沥青混合料为AC一20型,设计要求空预留空隙体积总和为45,细集料在沥青混合料

隙率为4,公称最大粒径19mm,根据表1～3总绝对体积应占45一13一32(包括矿粉

查得要求矿料间隙率为13.沥青饱和度为含量).

65～75,取中值7O,计算沥青占有体积率根据不同规格矿料筛分结果,可知大于关键

为13×0.7—9.1.性筛孑L尺寸4.75mm以上的颗粒含量为:10～20

2.1AC一20型沥青混合料矿料级配上限计算mm矿石99.8;5～10mm矿石70.6%;0～5

已知关键性筛孔尺寸4.75mm以上粗集料mm石屑1.7;天然砂3.99/6.

在松散状态下最小绝对体积为55,所以关键性大于关键性筛孔尺寸4.75mm以上粗集料,

筛孔尺寸4.75mm以下细集料+矿粉+沥青+综合平均理论密度为:

2.735×0.998+2.740×0.706+2.706×0.0l7+2.66×0.039—

4.8137一.7.E一/—,3

0.998+0.706+0.0l7+0.039—1.760一"g/""

小于关键性筛孔尺寸 4.75mm以下细集料(包括矿粉和水泥),综合平均理论密度为:

2.735×0.002+2.740×0.294+2.706×0.983+2.66×0.96l+2.703×l8.7307一一., ————————再丁—————一面:::z?694g/.

关键性筛孔尺寸4.75mm以上粗集料的重86.21/236.64—36.4,取整数为36.

量(对于单位体积的沥青混合料而言,下同)为:沥青用量为:9.1×1.034—9.41

55×2.735—150.43为增加沥青混合料中沥青胶泥裹覆矿料比表