第11瞋热拌沥青混合料配合比设计最佳沥青用量范围估算

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最佳沥青含量 实测值/%
我国 AK级配
4.4~4.8 4.4~4.8
Super -pave 级配
马 歇 尔 法
4.5 4.7
Super -pave
3
2.851
2.898
2.889 1.029
4
2.875
2.919
2.910 1.029
5
2.658
2.700
2.692 1.039
4.5~5.3 4.4~5.3 5.1~5.7
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• 有效沥青含量的确定可按下式计算:
Pbe
(VMA VV)
γa γf
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表2 估算法确定最佳沥青含量范围工程实例
矿料相对密度
工程 实例
毛体积 相对密度
表观 相对密度
有效 相对密度
1
2.803
2.884
2.868
2
2.813
2.901
2.883
沥青 相对 密度
1.034 1.034
最佳沥青含量范围 估算值/%
100 (
Pb
γ se
Pb γa
)γf
100 VV
7
• 矿料间隙率计算公式及其变换
VMA 100
γf γsb
Ps
(100
源自文库Pb
)
γf γsb
100 VMA
8
• 沥青饱和度计算公式
VFA VA 100 现行试验规程公式 VAVV
VFA VMAVV 100 美国、现行施
VMA
工规范公式
9
2、估算最佳油石比/最佳沥青含量
4.6 4.8 5.2
19
• 由表2可见,不论是针对哪种方法的设计 结果,估算法得到的最佳沥青含量范围 全部包含了实际试验确定的最佳沥青含 量,而且这个范围较小,说明估算法能 十分有效地搜索到最佳沥青含量所在的 局部小区域,进而表明该法确有参考实 用价值。
• 在VV、VMA技术标准已知的情况下,如
果把前式中的沥青含量和毛体积相对密 度看作未知量,那么有方程组:
(100γse Pb
Pb γa
)
γf
100 VV
(100
Pb
)
γf γsb
100 VMA
注意式中的 Pb,表示沥青含量
10
• 解方程组得:
Pa
( 100 VV 1 100-VMA γsb
(2) 两式相减得:
Pa
(1
sb
1
se
) a
se se
sb sb
a
——实质为吸收的油石比
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3、估算时所需输入量
• 空隙率的取值范围:例如3%~ 5%,但为 减少计算工作量,可取范围中值。
• 矿料间隙率的取值范围:规范往往给定最 小值的要求,但VMA距最小值不宜太近 (不小于0.6%),也不宜过大,对于粗级 配混合料一般不大于最小值加2%。
• 为了比较,表中也列出了根据Superpave方 法计算的有效沥青含量。另外由表知,认为 集料不吸收沥青时所得沥青含量明显偏小, 从而造成沥青饱和度均不合格,因此得不出 最佳沥青含量范围。表明不考虑集料吸收沥 青时找不出最佳沥青含量的有效范围。估算 时必须按集料吸收沥青的情况予以考虑。
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• 为了对估算法确定最佳沥青含量范围的 有效性与可信性探个究竟,又利用了另 外一些沥青混合料组成设计的工程实例, 现将其估算与试验的结果连同上例共5 项一并汇于表2。其中前两项所用集料 相同,但级配曲线不同,不过均属我国 AK系列,其最佳沥青含量为马歇尔试验 结果,为笔者的实际试验;后三项的最 佳沥青含量是美国Superpave体系的设 计结果,为林绣贤先生的实际试验 。
1 γse
) γa
γ f
100 VV 100 Pb Pb
γse
γa
注意,解出的 Pa 是油石比
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• 方程组解的讨论
Pa
( 100 VV 100 VMA
1
sb
1
se
) a
(1)如果认为集料完全不吸收沥青,则 se sb ,上式变为 :
P'a
VMA VV 100 VMA
1
sb
a
——实质为有效油石比
4.5
7.0
16.1
60~75
4.6
7.0
16.3
60~75
4.7
7.0
16.5
60~75
4.8
3.5
59.8
3.6
54.8
3.6
60.2
3.7
55.4
3.7
60.7
3.8
56.0
3.8
61.1
3.8
56.5
3.9
61.5
3.9
57.1
4.0
61.9
4.0
57.6
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• 由表可见,同时满足空隙率、矿料间隙率及 沥青饱和度等体积指标标准的沥青含量范围 是4.4%~4.8%,而马歇尔试验确定的最佳沥 青含量为4.5%,处于该范围之间,表明估算 法找到了最佳沥青含量所在的较小范围 。
0 . 1 问题的提出
♥ 最佳沥青用量确定是沥青混合料配合比设计的 核心内容之一
♥ 马歇尔试验法需要拟定5个沥青用量进行击实 试验,试验工作量既大,试验周期又长。
♥ 如何减少马歇尔试验工作量,而又不影响最佳 油石比的确定应是积极探索的问题。
♥ 估算法确定最佳沥青用量及其小范围
1
0.2 研究现状
2
研究现状,文献【】
3
一、估算法确定最佳油石比范围的 技术思路
♥ 考虑到最佳油石比不过是上述较大沥青 含量范围内的一个点值,所以,在进行 了各种集料的毛体积相对密度、表观相 对密度的测试与矿料级配设计后,先不 进行马歇尔试验,而是依据空隙率、矿 料间隙率及沥青饱和度等技术标准的要 求,通过相关公式的推演、计算,来寻 求最佳油石比的范围,认为同时符合上 述体积指标要求的油石比构成最佳油石 比范围。
• 沥青饱和度的取值范围:例如60% ~75%
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4、估算法举例
• 矿料级配为AK系列,空隙率技术标准为 4%~10%,集料最大粒径为16.0㎜。据前 述,矿料间隙率取值范围宜为15.1%~ 16.5%。沥青饱和度的技术标准60%~75%, 沥青的相对密度为1.034,矿料的合成毛体 积相对密度、表观相对密度和有效相对密度 分别为2.803、2.884和2.868;计算时取空 隙率范围中值VV=7%。把各计算参数代入 方程组求解,根据计算的沥青饱和度及其标 准要求,表1列出了部分沥青含量的计算结 果。
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表1 估算法确定最佳沥青含量范围
体积指标 技术标准
集料吸收沥青时 计算结果
集料不 吸收沥青时 计算结果
空隙率 /%
矿料 间隙率
/%
饱和度 /%
沥青 含量
/%
有效 沥青 含量
/%
饱和度 /%
沥青 含量
/%
饱和度 /%
7.0
15.5
60~75
4.3
7.0
15.7
60~75
4.4
7.0
15.9
60~75
4
♥ 然后在此较小的范围内再进行马歇尔试 验进一步确定最佳油石比,只要这个范 围较小,那么进一步的试验量就将大为 减少,估算法就显示出其意义。
5
二、估算法分析计算过程
1、体积指标计算公式及其变换
• 空隙率计算公式及其变换
VV
1
f mm
100
100 γmm Ps Pb
γse γa 6
后式代入前式整理得到:
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