高模量沥青混凝土材料组成设计方法_沙爱民
高模量沥青混合料应用综述
高模量沥青混合料应用综述作者：章秀丽来源：《中国新技术新产品》2012年第20期摘要：高模量沥青混合料（High Modulus Asphalt Concrete）能够减少路面结构的变形，延缓车辙的产生，改善路面的疲劳性能，延长路面的使用寿命。
目前HMAC在国外已经比较成熟，并且已有相应的规范标准，而我国刚刚起步，针对高模量沥青混合料，应进一步研究，形成符合我国国情的成套技术。
关键词：道路工程；高模量；沥青混合料；沥青路面中图分类号：U41 文献标识码：A交通量的增长、轴载增加、超载严重、车辆渠化交通、持续高温天气等因素的综合影响，车辙已经成为沥青路面最严重的早期破坏形式之一。
据不完全统计，在高等级公路维修原因中，车辙病害发生比率高达80%以上。
基于抗车辙性能的路面新材料的研究与开发已经成为公路界研究和关注的热点问题。
另外，在市政工程中在对旧路进行翻修、改造时路面标高往往受到限制，需要控制面层结构厚度，采用传统的沥青混合料在较薄的厚度下通常无法保证足够的承载力。
因此如何在保证道路整体承载能力的同时降低路面结构层厚度，也成为棘手问题。
沥青混凝土的弹性模量及沥青路面的结构组合是影响车辙深度即沥青路面产生永久变形的关键参数。
采用高模量沥青混凝土可显著降低荷载作用下沥青层应变，减小沥青混合料高温塑性变形，进而提高路面抗车辙能力。
因此，欧美等国家长寿命路面设计及AASHTO路面设计中都对提高沥青混凝土弹性模量提出具体指标要求。
对于我国普遍采用的典型半刚性基层沥青路面，路面结构中4～10 cm范围内为压应力的高值区，3～8 cm 范围内为剪应力高值区，这两个应力高值区处于半刚性基层沥青路面结构的中面层。
而我国沥青路面的中面层大多采用以70#沥青为结合料、模量较低的普通沥青混凝土，这也是部分沥青路面出现严重车辙病害的主要原因。
为提高沥青路面的抗车辙能力，高模量沥青混凝土（High Modulus Asphalt Concrete）的研究与应用得到广泛关注。
新型高模量抗疲劳沥青混凝土的研制及工程应用
新型高模量、抗疲劳沥青混凝土的研制及工程应用一、申报奖种：山东省科技进步奖二等奖二、推荐单位：山东省交通运输厅三、项目简介：本项目属交通运输工程领域，道路工程范畴，来源于省交通科技计划项目工程专项，编号2009Y28。
高模量沥青混凝土可以减少路面本身的车辙，增加路面对荷载的分布能力，有助于减小未处治材料层和路基在荷载作用下的变形。
其中，沥青胶结料以及混合料的设计方法，直接影响着混合料的高温稳定性以及传递荷载扩散角的大小，决定着路面结构层的力学性能。
高模量沥青混凝土在欧洲已应用多年，主要采用密级配和低标号硬质沥青，或者采用普通基质沥青外加塑料添加剂等形成改性沥青的方法来实现模量的提高。
然而目前各国对高模量沥青混凝土的设计理念分为基于性能设计与基于体积设计，且用于沥青混合料设计和性能评价的试验设备也未形成统一的标准。
另一方面，对同一种沥青混凝土，模量和抗疲劳性能原则上是相互制约的两个指标，目前的高模量沥青混凝土在拥有高模量的同时，抗疲劳性能没有得到提高甚至有所损伤，如何通过对高模量沥青胶结料以及混合料设计方法、性能评价的系统研究，解决模量与抗疲劳性能兼顾的矛盾，提出适合高模量、耐疲劳混合料的设计方法，对下一步高模量沥青混凝土标准的制定具有重要的理论研究价值，同时具有重要的工程实践价值。
在山东省交通计划项目的支持下，针对我国沥青路面结构一直遵循的“强基薄面”的设计理念，选择性的借鉴法国高模量沥青混凝土的设计理念，总结我国高模量的实践经验，通过产学研联合攻关和自主创新，在高模量沥青混凝土用沥青胶结料的研发、性能评价以及使用、高模量沥青混合料的成型、性能验证方法及技术标准、高模量沥青混凝料结构组合设计等关键理论和技术方面取得了重大进展，研制了高模量添加剂，提出了中国高模量沥青混凝土的设计方法，并将其命名为HMAM，并实现了研究成果的工程应用推广。
项目基于法国高模量的设计要求和标准，继而开发了HSA复合改性硬质沥青、新型高粘改性沥青，显著提高了结合料对混合料强度、柔性的综合贡献值。
高模量沥青混合料的设计与施工控制
其 最 大理论 密度 。计 算 时必须 考虑 高模量 的质 量 。
（ ４ ） 分 析各 数 据 ， 确 定 最 佳 沥 青 用 量 。经 试 验 所 得试 验结 果 如表 ８所 示 。经 计 算 及 综 合分 析 ， 初 １ ． ３ 高模量 外掺 剂 步确 定最佳 沥 青 用 量 为 ４ ． ４ ％， 并 检 验 其 动 稳 定 度
青混 合料 ； 第 二种 是 使 用 高 模 量 沥青 生 产 高模 量 沥
青混 合料 。本文 以 ２ ０ １ ２～ ２ ０ １ ３年 沈 阳绕 城 高 速 公
粘结力 ， 在混合料中掺加 ４ ２ ． ５ 级普通硅酸盐水泥代
替部 分矿 粉 ， 水 泥用 量 为矿 粉 用 量 的 １ ． ５ ％ 。具 体
一
粒 径 范 围
＜０ ＜ １ １ ５ｍ ｍｍ ｍ
．
＜Ｕ ． ｂｍｍ
．
＜。． ＜Ｕ． 。 Ｕ １ ５ 一 ｍ ｍ
北 方 交 通
２ ０ １ ５年
表７ Ｌ ＡＣ一 ２ ０混 合 料 的 级 配
第 ２期
１ ． ２ 沥青
本项 目沥 青混 合料 的结合 料 采用盘 锦 中油辽 河 石化 分公 司产 Ａ Ｈ一９ ０道路 石 油 沥青 。具 体 的技 术 指标 及检 测结 果见 表 ５ 。
注意的是计算 出的合成矿料有效相对密度 ｒ 一定
是 这 样 的关 系 ：ｒ ＜ ｒ 。 ＜ｒ 。所 得 的数 值 分别 为
ｒ ｂ＝ ２． ７ ４ ２， ｒ ＝２． ７１ ８， ｒ ＝２． ７ ３ ８。
Байду номын сангаас
（ ３ ） 因混 合 料 难 以分 散 ， 所 以采 用 公 式 法 计 算
以提 高路 用性 能 。所 谓高模 量 沥青 混合 料是 通过 采 用 适 宜 的技术 ， 使 混合 料 的动 稳 定 度 Ｄ Ｓ值 （ 试 验 温
高模量富沥青混合料的设计办法
高模量富沥青混合料的设计办法摘要：通过提高路面模量和增加混合料的粗骨料以达到提高道路抗车辙的效果，本文以二广高速科研路为依托，提出高模量富沥青的设计办法。
关键字：高模量沥青富沥青混合料设计粗骨料离析1 研究背景在我国高速公路沥青路面建设中，沥青路面的早期破坏问题，已成为影响我国公路建设健康发展的突出问题，其中，高温车辙破坏最为突出。
高温的气候条件、车辆超载重载现象严重、高速公路的渠化交通和山区高速公路不可避免的长大纵坡及沥青路面配合比设计的不合理均可能造成沥青路面的车辙破坏。
而对于广东省来说，由于高温多雨形成的湿热气候条件，以及大流量、大轴载和渠化交通的加剧，造成车辙破坏成为本地区沥青路面的主要破坏形式，占到了所调查沥青路面产生病害类型的50%以上。
为了解决这些问题，本文提出高模量富沥青设计办法。
通过提高路面模量和增加混合料的粗骨料，提高道路的抗车辙能力。
2 路面结构的选择2.1 基层选择依据半刚性基层沥青路面以其高强度、良好平整度和抗疲劳性能好等特点,已成为目前我国高等级公路路面结构的主要形式。
然而随着这种结构的大量应用,发现其存在着严重的裂缝问题,并已成为该结构的主要缺陷。
裂缝的防治有控制含水量、降低水泥用量、加强洒水养护等方法,然而这些方法只能减少或延缓裂缝的产生,不能解决根本问题。
在广东省高温多雨的季节极易造成大面积的裂缝。
裂缝的存在使道路表面雨水不可避免地进入结构层及路基,致使路面结构层和路基强度大大降低；同时,裂缝在车辆荷载的冲击作用下,很容易扩展,严重的出现唧浆和坑槽。
水泥稳定碎石在温、湿变化作用下产生较大的收缩变形是导致基层裂缝及反射裂缝的主要原因。
因此,为了改善水泥稳定碎石基层抗裂性能，本文提出了用振动成型法进行密实骨架水泥稳定碎石配合比设计，最重要的是用该法确定水泥稳定碎石混合料的最大干密度、最佳含水量和最佳水泥剂量。
2.2面层选择依据根据对路面结构层按其使用功能进行适应性设计，表面层必须具有良好的抗车辙、抗开裂（温度裂缝和剪切裂缝）以及抗磨耗性能，同时还应提供良好的行车要求（平整度、抗滑、低噪音等）。
高模量沥青混凝土配合比设计
高模量沥青混凝土配合比设计在高模量沥青混凝土配合比设计这块儿，听起来可能有点复杂，但其实咱们可以把它想得简单点。
想象一下，咱们的城市街道就像一条条大动脉，车水马龙，马路得坚固耐用，才能承受这些车的重量。
高模量沥青混凝土，顾名思义，得有个高模量，才能撑起这份重任。
它就像是马路上的“铁人”，不仅要耐磨，还得抗压。
这就得用到咱们的配合比设计了。
说白了，就是把各种材料按一定比例调配，才有了这“铁人”的基石。
先说说这配合比吧，听起来好像是个复杂的数学题，但其实也没那么吓人。
就像做菜，想做好一顿丰盛的晚餐，得选对食材，量对分量。
水泥、骨料、沥青，这些都是咱们的“食材”。
水泥就像咱们的粘合剂，把一切都黏在一起。
骨料呢，就像是主角，得有大有小，才能形成坚固的“城墙”。
沥青则是咱们的调味品，给整体加点儿韧性。
哎，说到这里，你是不是觉得这配合比有点儿像调酒？没错，酒调得好，才能让人一喝成主顾，配合比调得好，才能让马路稳如泰山。
咱们得考虑环境因素。
比方说，咱们的“铁人”可得经得起风吹日晒，特别是那些经常下雨的地方，材料得防水。
就像穿衣服，冬天得穿厚点，夏天得轻薄点儿，这个道理一样。
温度变化、湿度变化，咱们都得考虑到，不能让咱们的混凝土在寒风中瑟瑟发抖。
此时此刻，咱们就得好好研究一下，看看不同的环境条件下，材料的表现如何。
要是选错了，可能马路就成了“豆腐渣工程”，那可就尴尬了。
说到这里，咱们得提提施工工艺了。
你想啊，配合比设计再好，没法落实到实地，那就跟空谈一样。
施工的时候，材料得严格按照比例来，少了多了可都不行。
每一步都得细致入微，保证混凝土能在摊铺的时候均匀分布，得让它有个好“面子”。
想象一下，面团和披萨的关系，得让每一块儿都均匀，才能出炉时美味可口。
而这背后的技术和经验可不是一天两天就能学会的，得靠不断实践和摸索。
再来说说，咱们的高模量沥青混凝土可不止是在配合比和施工上“高大上”，还得有经济性。
毕竟，钱也不是大风刮来的。
高模量外掺剂对沥青混凝土疲劳参数的影响
高模量外掺剂对沥青混凝土疲劳参数的影响周庆华;沙爱民【摘要】为准确掌握高模量沥青混凝土在抵抗疲劳开裂方面的特点,对添加外掺剂的高模量沥青混凝土小梁构件进行了疲劳试验研究.利用有限元软件模拟小梁疲劳试验,对高模量沥青混凝土疲劳断裂参数与普通沥青混凝土疲劳断裂参数的差异进行了对比.研究结果表明:用高模量外掺剂能显著改变沥青混凝土的疲劳断裂参数A 和n(其中:n提高倍数在1.07倍以上),使路面抗疲劳开裂性能得到改善.【期刊名称】《交通科学与工程》【年(卷),期】2016(032)003【总页数】4页(P12-15)【关键词】道路工程;沥青混凝土;高模量外掺剂;疲劳断裂参数【作者】周庆华;沙爱民【作者单位】陕西交通职业技术学院公路工程系,陕西西安710021;长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室,陕西西安 710064;长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室,陕西西安 710064【正文语种】中文【中图分类】U414随着交通量的逐年增加，疲劳开裂已经成为高等级公路的主要病害之一。
沥青路面在使用期内，受车轮荷载的反复作用，长期处于应力、应变交迭变化的状态。
当荷载的重复作用超过一定次数后，路面内部产生的应力就会超过强度下降后的结构抗力，致使路面产生开裂[1]。
高模量沥青混凝土作为一种新型道路材料，它能提高沥青混凝土的模量，减少车辆荷载作用下沥青混凝土产生的变形，提高路面抗高温变形能力，延缓车辙的产生，减少荷载对基层和路基的作用力，改善路面的疲劳性能[2-3]。
为准确掌握高模量沥青混凝土在抵抗疲劳开裂方面的特点，作者拟对添加外掺剂的高模量沥青混凝土小梁构件进行疲劳试验。
利用有限元软件，模拟小梁疲劳试验，对比高模量沥青混凝土疲劳断裂参数与普通沥青混凝土疲劳断裂参数的差异，实现对高模量沥青混凝土疲劳性能的量化评价，以期为合理使用高模量沥青混凝土提供理论依据。
1.1 沥青本研究采用的沥青材料各项指标满足规范中A级沥青的要求，同时，按照美国战略研究计划(SHRP)中沥青胶结料路用性能规范的试验方法，对所选用的沥青材料进行路用等级划分，分级结果为PG64-22。
高模量沥青混凝土试验参数及配合比设计研究
交 通 科 技 Ｔｒ ａ ｎ ｓ ｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ８ Ｌ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
Ｓ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ Ｎｏ ． ２ ７ １
Ｎｏ ．４ Ａｕ ｇ． ２０１ ５
１ 矿 料级 配 的选取
大量研 究 表 明＿ ２ ］ ， 沥 青 路 面 车辙 主 要 发 生 在
沥青 路面 中面层 ， 为此选 取 ２种 中粒式级 配 ＡＣ ＿ ２ ０
为研究对 象 ， 即 ＡＣ － ２ ０ ａ和 Ａ Ｃ － ２ ｏ ８ ， 通 过 试验 研 究 高模量沥 青 混 凝 土是 否有 良好 的 高 温抗 车 辙 性 。 试 验用 ２ 种 沥青 混合料矿料 合成级配 ， 见表 １ 。
［ Ｊ ］ ． 交通科技 ， ２ ０ ０ ６ （ ６ ） ： ９ ５ — ９ ６ ．
高 模 量 沥青 混 凝 土试 验 参 数 及 配 合 比设 计研 究
张 孟 冬
（ 京 台 高 速公 路 廊 坊建 设 管 理 处 廊坊 ０ ６ ５ ０ ０ ０ ）
摘 要
选 取 了 ２种 中粒 式 级 配 沥 青 混 合 料 为 研 究 对 象 ， 通过试 验 ， 得 出 高 模 量 沥 青 混 合 料 的 干
１ ７ ． ８ １ ２ ． ０ １ ０ ． ６ ８． １ ７ ．１
ＡＣ 一 ２ Ｏ ８
１ ０ ０
９ ９ ． ６
９ ３ ．１
７ ２ ． ５
５ ８ ． ４
４ ０ ． ７
２ ６ ．３
１ ７ ． ６
１ １ ． ９
９ ． ４
７ ． ６
６ ． ８
水泥乳化沥青混凝土胶浆_集料界面微观结构
收稿日期:2007208205基金项目:陕西省交通科技项目(00218G )作者简介:沙爱民(19642),男,安徽宣城人,教授,博士研究生导师,工学博士,E 2mail :aiminsha @ 。
第28卷 第4期2008年7月长安大学学报(自然科学版) Journal of Chang πan University (Natural Science Edition )Vol.28 No.4J ul.2008文章编号:167128879(2008)0420001206水泥乳化沥青混凝土胶浆2集料界面微观结构沙爱民1,2,王振军1(1.长安大学材料科学与工程学院,陕西西安710061;2.长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室,陕西西安710064)摘 要:论述了水泥乳化沥青混凝土性能及胶浆2集料界面微观结构的研究进展,探讨了界面微观结构研究中存在的问题,提出了水泥在界面微观结构中的功能,展望了界面微观结构的研究方法和发展方向。
研究结果表明:胶浆2集料界面微观结构直接影响混凝土整体性能,水泥能够明显改善界面微观结构;应针对有机和无机结合料共同特点,综合现行微观试验手段,建立胶浆2集料界面微观结构模型,通过界面微观结构全面预测和改善混凝土宏观路用性能。
关键词:道路工程;水泥乳化沥青混凝土;胶浆2集料界面;微观结构;综述中图分类号:U414.75 文献标志码:A Microstructure of mastics 2aggregate interface incement emulsif ied asphalt concreteSHA Ai 2min 1,2,WAN G Zhen 2jun 1(1.School of Materials Science and Engineering ,Chang πan University ,Xi πan 710061,Shaanxi ,China ;2.Key Laboratory for Special Area Highway Engineering of Ministry ofEducation ,Chang πan University ,Xi πan 710064,Shaanxi ,China )Abstract :The advances of cement emulsified asp halt co ncrete performance and mastics 2aggregate interface micro struct ure were presented ,some problems in st udy on interface microst ruct ure were discussed ,t he f unctions of cement in interface micro st ruct ure were p ut forward ,t he st udy met hods and t he developing t rends of interface micro st ruct ure were reviewed.The researches show t hat mastics 2aggregate interface micro st ruct ure has a direct influence on t he whole performances of cement emulsified asp halt co ncrete and cement has an evident improvement on interface micro struct ure.According to t he coexist t rait s of t he organic binder and t he inorganic binder ,wit h t he help of t he current micro st ruct ure test apparat uses ,a mastics 2aggregate interface microstruct ure model must be developed in order to predict and imp rove t he macroperformance of cement emulsified asp halt concrete by t he interface microst ruct ure.2figs ,31ref s.K ey w ords :road engineering ;cement emulsified asp halt concrete ;mastics 2aggregate interface ;micro st ruct ure ;review0 引 言无论是从路面的整体性能要求方面,还是从节能环保要求方面,都希望得到性能不受温度和水分的影响、行车舒适性好、易于维修、能够在常温甚至低温下成型、成型能耗低以及污染小的节能环保材料,也就是说,希望得到兼有沥青混凝土和水泥混凝土优点的材料。
一种高粘高模量沥青混合料及其制备方法
一种高粘高模量沥青混合料及其制备方法该混合料主要由以下组分组成：沥青、矿物填料、高分子增粘剂、改性剂和其他辅助剂。
其中，沥青为基础组分，矿物填料为骨料，高分子增粘剂为乳液型聚合物，改性剂为苯丙基共聚物，其他辅助剂包括抗老化剂、防水剂等。
制备方法包括以下步骤：将沥青和矿物填料进行预处理，并将高分子增粘剂、改性剂和其他辅助剂添加到预处理后的混合物中，进行充分混合。
然后将混合物进行加热、搅拌、均质、冷却等工艺处理，最终得到高粘高模量沥青混合料。
该混合料具有较高的粘结力和模量，能够有效提高路面的强度和耐久性，同时具有较好的耐水性和耐老化性，是一种优异的路面材料。
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高模量沥青混凝土配合比设计与应用
工程施工技术Construction Technology 高模量沥青混凝土配合比设计与应用Design and Application of High Modulus Asphalt Concrete Mix Proportion陈杜强(梅州市公路局直属分局，广东梅州514011)CHEN Du-qiang(Suboffice Directly Under Meizhou City Highway Bureau,Meizhou514011,Giina)【摘要】以S333线梅江区银江隧道至龙坑段改造工程为依托，采用SIKSETH高模量添加剂和优质集料、沥青，通过马歇尔试验方法确定了AC-13高模量沥青混合料的最佳配合比；试验确定了最佳配比下的高模量沥青混合料的模量，并对比了高模量沥青混合料和普通沥青混合料的高温、低温和水稳定性；通过试验路的跟踪观察，发现高模童沥青混合料具有更好的应用效果和路用性能。
[Abstract]Based on the reconstruction project from Yinjiang tunnel to Longkeng section ofMeijiang district of S333line,SIKSETH high modulus additive,high quality aggregate and asphalt are used to determine the best mix proportion of A C-13high modulus asphalt mixture by Marshall test method.The mix proportion of high modulus asphalt mixture under the optimum ratio is determined by the test,and the high temperature,low temperature and water stability of high modulus asphalt mixture and common asphalt mixture are compared.Through the tracking observation of t he test road,it is found that the high modulus asphalt mixture has better application effect and road performance.【关键词】高模量沥青混凝土；配合比设计;路用性能[Keywords]high modulus asphalt concrete;mix proportion design;road performance【中图分类号】U414【文献标志码】B【文章编号】1007-9467(2020)08-0191-03[D01]10.13616/ki.gcjsysj.2020.08.0681引言在沥青混合料中添加高模量添加剂是提高沥青混合料模量的有效手段之一，高模量沥青混合料添加剂是一种能大幅度提高沥青混合料模量的添加剂，一般为深灰色或黑色柱状颗粒，生产和应用过程中易于贮存和长途运输，使用方便，施工工艺简单。
高模量沥青混凝土材料组成设计方法
高模量沥青混凝土材料组成设计方法高模量沥青混凝土材料组成设计方法[摘要]随着我国经济建设步伐的不断加快，城市交通建设也在不断的发展，在车辆运输的过程中由于天气、车辆的载重量、运输频率等原因的影响，导致沥青公路出现很多的车辙，在一定程度上影响了交通的出行，本文就高模量沥青混凝土材料组成设计方法进行阐述。
[关键词]高模量；沥青混凝土；材料组成；设计一、前言在当前沥青混凝土公路施工的过程中主要使用的材料有沥青、粗集料、细集料、矿粉、改性剂等材料组成，在施工的过程中我们要对各种材料进行合理的配比，来提高沥青混凝土的施工质量。
二、3种配合比设计方法研究现状1、马歇尔设计方法马歇尔设计方法是目前国内外应用最多、技术最成熟的设计方法。
马歇尔法由密西西比州公路局的布鲁斯·马歇尔提出，由美国陆军工程兵部队加以改进并增加某些性能，已作为ASTMD1559和AASHTOT245的正式方法固定下来。
马歇尔法需要进行室内试验，通过对稳定度、流值与密度、孔隙率进行分析，提出合适的沥青混合料。
马歇尔法的优点是它注意到沥青混合料的密实度和孔隙特性，进行这样的分析以强调合适的孔隙特性以获得耐久的混合料。
2、Superpave设计方法Superpave(SuperiorPerformingAsphaltPavements)设计方法是美国公路战略研究计划(SHRP)的重要研究成果，目前Super-pave 设计方法在我国已经得到了一定程度的应用推广，并且有较好的应用效果。
Superpave体系包括性能基础上的沥青材料特性与设计环境条件，通过控制车辙、低温开裂和疲劳开裂来改善性能。
3、高模量设计方法法国公路管理局在总结一系列研究成果的基础上，于20世纪90年代初制定了一套与性能相关的沥青混合料设计规范体系。
迄今为止，该规范因其独创性和先进性一直被欧共体其他国家所借鉴。
法国高模量沥青混合料设计经验表明高模量沥青混合料设计最关键的问题是处理好模量、高温稳定性和疲劳三者之间的关系。
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0引言
由于公路运输交通量的急剧增加, 超载、重载现
象屡禁不止, 许多沥青路面在通车不久就发生严重 的车辙、疲劳开裂等破坏, 随后的补强性养护往往使 得路面结构的厚度一再增加, 一方面提高了道路建
收稿日期: 2008-06-18 基金项目: 教育部/ 新世纪优秀人才支持计划0 基金项目( N CE F-2004) 作者简介: 沙爱民( 1964- ) , 男, 安徽宣城人, 教授, 博士研究生导师, 工学博士, E-m ail: aimin sha@ 263. net 。
表 1 中法两国沥青混合料设计方法的对比
设计环节
法国
中国
备注
模量提高的 低标号沥青; 高模 需考虑 2 种途径
途径
量添加剂
的适用性
级配类型
EM E 14、EM E20
A C-20、A C-25
仅限于中下 面层的类型
成型方法
旋转压实仪成型
马歇尔击实仪 成型
确定沥青 用量
丰度系数 K
马歇尔设计方法
验证试验
Abstract: In order to realize composition character of high modulus asphalt concrete ( HMAC) , the material composition design met hod of HMAC in France was analyzed, special adjust ment s about grade type, molding met hod, determinat ion of the optimum asphalt content, cert ificat ion t ests of Marshall design met hod w ere conduct ed and were verif ied w it h Marshall test, rutt ing t est, moist ure damage test and modulus t est. Results show t hat t he adjust ed method is suitable for mix ture rat io design of the HMAC w hich is produced by adding additives into conventional asphalt mixes, the performance of the high modulus mixt ures can meet t he requirements of t he Sp ecif ication Techni cal Standard f or H ighw ay A sp halt Pavement Constructi on of China; it is also proposed t hat the modulus t est should be taken as the cert ificat ion test for HMAC. 9 t abs, 5 figs, 6 refs. Key words: road eng ineering ; high modulus asphalt co ncrete; addit ive; mat erial composit ion design m et hod
2 材料组成
本研究中沥青材料选用 70# 沥青, 集料采用优 质石灰岩。经测试, 沥青和集料的各项指标均满足 规范[ 3] 要求。经过调查, 法国主要通过 2 种途径来 提高沥青混凝土的模量: ¹ 使用低标号沥青, 即 30# 以下的沥青, 主要采用的是 20# 沥青; º 使用高模量 添加剂。使用途径 ¹ 的比例约为高模量沥青混凝土 总产量的 70% ; 使用途径 º 的比例约占 30% , 随着 高模量专用添加剂产品的日益成熟, 其所占的比例 也在逐渐提高。鉴于中国现阶段低标号沥青产品并 不十分成熟的现状, 本研究决定选用高模量专用外 掺剂作为提高模量的途径。经调查, 本文选用了法 国 P R 公司的 PR M odule 专用外掺剂见图 1; 外掺 剂各项指标检验结果见表 2。外掺剂的推荐用量为 沥青混合料的0. 6% ~ 0. 8% , 本研究采用的用量( 质 量分数) 为0. 7% 。
试件成型步骤见图 2。
拌和时间为 45 s。 4. 5 击实温度
鉴于击实温度对成型的马歇尔试件物理体积参 数及层间粘结特性影响较大, 针对 AC- 20 级配, 选 择 155 e 、160 e 、165 e 、170 e 4 种温度, 进行室 内马歇尔试验和层间剪切试验, 并测试各种指标, 基 于性能- 温度曲线确定 H MAC 的合理击实温度。层 间剪切试验采用路面层间剪切仪进行测试。为了更
好地模拟实际路面的层间结合情况, 试验在不同的成 型温度下成型双层车辙板试件, 采用钻孔取芯机从中 钻取试件, 进行层间剪切试验, 试验结果见图 3。
图 2 高模量沥青混凝土试件成型步骤
4. 2 外掺剂干拌时间 试验中混合料采用 4. 2% 的油石比( 质量比) ,
分别用 0、5、10、15、30 s 进行干拌后, 用肉眼进行观 察, 发现干拌 0 s 和 5 s 均有不同程度的结团现象, 在干拌 15 s 及 30 s 后, 外掺剂 颗粒分布都较 为均 匀, 掺加沥青拌和后外观无明显区别。考虑到过长 的干拌时间会造成拌和周期变长, 如果大规模生产, 拌和楼的生产效率会显著降低, 因此选取 15 s 作为 外掺剂的干拌时间。 4. 3 拌和温度
图 1 PR M odul e 外掺剂 表 2 PR Module 外掺剂技术指标
技术指标
测试结果
颜色
灰色
直径/ mm 密度/ ( g # cm- 3 ) 熔点/ e 级配/ mm
5 0. 930~ 0. 965
175 0~ 5
3 混合料级配
试验共选用了 2 种级配, 分别是文献[ 3] 中粒式 混合料的中值级配 AC- 20 和粗粒式混合料的中值 级配 AC- 25, 见下页表 3。
第 29 卷 第 3 期 2009 年 5 月
长安大学学报( 自然科学版)
Journal of Changpan Universit y( Nat ural Science Edit ion)
Vol. 29 No. 3 M ay 2009
文章编号: 1671-8879( 2009) 03-0001- 05
组成设计方法, 从级配类型、成型方法、沥青用量的确定和验证试验等方面对中国马歇尔设计方法
进行调整, 并经过了室内马歇尔试验、车辙试验、水损害试验和模量试验的验证。结果表明: 调整后
的设计方法适用于添加外掺剂的高模量沥青混凝土配合比设计, 设计出的高模量沥青混凝土能够
满足5公路沥青路面施工技术规范6的技术要求; 同时建议将模量试验作为高模量沥青混凝土材料
配合比设计时的验证试验。
关键词: 道路工程; 高模量沥青混凝土; 外掺剂; 材料组成设计方法
中图分类号: U 414. 75
文献标志Байду номын сангаас: A
Material composition design method for high modulus asphalt concrete
SH A A -i min1 , ZH O U Q ing- hua1, 2 , YA N G Q in3
第3期
沙爱民, 等: 高模量沥青混凝土材料组成设计方法
3
表 3 级配数据
级配类型
A C-20 A C-25
下列筛孔( mm ) 的通过率/ %
31. 5 26. 5
19
16
13. 2 9. 5 4. 75 2. 36 1. 18 0. 6
0. 3 0. 15 0. 075
100 100. 0 95. 0
85
71. 0
61
41
30
22. 5
16
11
8. 5
5
100
97. 5 82. 5
74
66. 5
55
38
29
22. 5
16
11
8. 5
5
4 成型方法
由于在拌和过程中加入了添加剂, 沥青混合料 的成型方法需要进行调整, 拌和过程中对时间和温 度的控制是影响添加剂可融性和拌和分散均匀性的 重要环节。 4. 1 试件成型步骤
1 沥青混合料组成设计方法的对比
法国公路管理局在总结一系列研究成果的基础 上, 于 20 世纪 90 年代初制定了一套沥青混合料设 计规范体系( NF P ) 140) 。通过对中法两国沥青混 凝土材料设计方法的对比, 总结出 2 种方法在级配、 成型方法、沥青用量确定和验证试验等方面的不同 之处, 见表 1。
高温 轮辙 试 验; 劲 度模 量试 验 ( 动 态 抗拉模量) ; 水损害 试验( Duriez 试验) ; 疲劳 试验 ( 梯形 梁 两点弯曲试验)
马歇 尔 试验; 高 温车 辙 试验; 水 损害 试验 ( 浸水 马歇尔和冻融劈
裂试验)
表 1 说明, 法国使用的沥青混合料设计规范体 系与中国设计方法相比, 具有不同的设计理论和试 验方法, 要在中国推广高模量沥青混凝土, 直接照搬
高模量沥青混凝土材料组成设计方法
沙爱民1, 周庆华1, 2, 杨 琴3
( 1. 长安大学 特殊地区公路工程教育部重点实验室, 陕西 西安 710064; 2. 陕西交通职业技术学院 公路工程系, 陕西 西安 710018; 3. 西南石油大学 建筑工程学院, 四川 成都 610500)
摘 要: 为更加系统地了解高模量沥青混凝土材料的组成特性, 分析了法国高模量沥青混凝土材料
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长安大学学报( 自然科学版)
2009 年
造的成本, 另一方 面也不利于道路 施工的环保性。 如何在提高路面材料整体承载能力的同时, 降低路 面结构的厚度, 减少建筑材料的用量, 是研究人员十 分关注的问题。