瀝青混合料空隙率選定和最佳油石比快速確定法應用

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1、瀝青混合料空隙率選定和最佳油石比快速確定法應用　　摘要：該文論述了瀝青混合料設計空隙率為何要選定為4%，并對我國瀝青路面施工技術規(guī)范(JTGF40-2004)中有關設計空隙率VV和最小礦料間隙率VMA規(guī)定進行了討論，最后對《華東公路》“HMA和SMA最佳油石比快速確定法”進行工程實例論證。關鍵詞:空隙率、礦料間隙率、最佳油石比快速確定。中圖分類號：TQ522.65文獻標識碼：A文章編號：1設計空隙率VV空隙率VV決定于瀝青混合料的最大理論相對密度rt和瀝青混合料試件的毛體積相對密度rf，即VV=(1-rf/rt)*100%最大理論相對密度應用抽真空法測定，而試件的毛體積

2、相對密度應用表干法測定，才能得出正確的結(jié)果。5那么在瀝青混凝土路面設計中應采用多大的空隙率作為設計空隙率呢？一直到1994年，美國瀝青路面協(xié)會(NAPA)的馬歇爾設計標準，在不同交通量采用不同擊實次數(shù)基礎上，設計空隙率VV都是統(tǒng)一規(guī)定為3-5%，并以4%為基準。他們推薦的選擇最佳瀝青含量最通用的方法是：首先根據(jù)VV=4%確定瀝青含量，然后按此瀝青含量比較穩(wěn)定度、流值、飽和度、如所有數(shù)據(jù)都在標準范圍內(nèi)，則以VV=4%時的瀝青含量即為最佳瀝青含量。如某些數(shù)據(jù)在標準范圍以外，則混合料須重新設計。另一種方法是AI提出的，即以最大穩(wěn)定度、最大密度、與空隙率為4%的瀝青含量平均值作

3、為最佳含量。當某些混合料的密度與穩(wěn)定度不出現(xiàn)最大值時，也只有設計空隙率為4%作為確定最佳瀝青含量的標準了?？梢婑R歇爾設計法確定最佳瀝青含量，本來不像我國規(guī)范這么復雜。鑒于空隙率VV每相差1%，瀝青含量約相差0.4%，那么VV=3-5%范圍值，瀝青含量約有0.8%變化，因此以VV的范圍值定瀝青含量還談不上最佳。既然馬歇爾設計法本來就是以VV=4%為基準，所以Superpave設計法就明確規(guī)定設計空隙率為4%，而不用范圍值。5設計空隙率VV=4%，也不是Superpave法的首創(chuàng)，這實際是前人大量實踐的共識。它是依據(jù)以下各點得到的。①所謂設計空隙率4%是指室內(nèi)混合料要壓實到

4、將來服務條件下交通追密后的最終壓實的通常密度。此時，瀝青不易老化，路面耐久。②施工時總要容許一定的壓實度，如壓實度為98%，則竣工驗收時，空隙率可≤6%，如個別點壓實度為97%，則驗收時空隙率可≤7%，大量實踐已證明，當空隙率＞7%時，路面明顯滲水。必然造成水損害的早期破壞。所以設計空隙率不應＞4%。③設計空隙率也不能太小，太小的設計空隙率，如經(jīng)交通追密后，空隙率＜3%，實踐證明，就可能因高溫時瀝青膨脹而形成推擠或車轍。由此可見定設計空隙率為4%，是考慮了防止水損害、防止車轍、防止老化，提高路面耐久性的目的而定的設計標準，并不是可以任意確定的。另外，筆者認為在GTM等旋

5、轉(zhuǎn)壓實方法設計空隙率可定為3%，因旋轉(zhuǎn)壓實的試件毛體積密度比馬歇爾試件密度大，系數(shù)為1.015左右，旋轉(zhuǎn)壓實設計空隙率為3%時，馬歇爾設計方法的空隙率就為4%，符合規(guī)范要求。2對我國瀝青路面施工技術規(guī)范（JTGF40-2004）中有關設計空隙率VV和最小礦料間隙率VMA的討論表1密級配瀝青混凝土混合料馬歇爾試驗技術標準表1對不同溫度區(qū)域的設計空隙率進行了增或減，這實際是沒有必要的，對于氣候問題應在選用瀝青等級時解決，而不應當改變路面設計空隙率的標準。對于作為路面混合料設計標準的設計空隙率，在任何地方、任何交通量時，應是一致的。這才符合“標準是一致的，條件是不同的”的原則

6、。5表1中還列有不同設計空隙率VV與最小礦料間隙率VMA的關系。如果此關系成立，則VMA-VV為定值，即有效瀝青體積Vbe為定值，有效瀝青含量為定值。由于集料混合料已定時，吸入瀝青已定，所以其結(jié)果是不管采用什么設計空隙率，所得到的瀝青含量是定值。那又何必采用不同設計空隙率呢？事實上，當采用統(tǒng)一擊實功時，對于集料特性和級配已定的瀝青混合料的VMA基本已定，此時只有瀝青含量改變時，空隙率才會改變。表2不同油石比馬歇爾雙面各75擊的試驗結(jié)果表2為筆者目前所在項目AC-25瀝青混合料的試驗數(shù)據(jù)，使上述觀點得到了驗證。3最佳油石比快速確定法的應用華東公路“HMA和SMA最佳油石比

7、快速確定法”等系列文章，以體積分析為依據(jù)對瀝青混合料的組成設計進行了深入的研究，確定了一系列的公式，無需進行馬歇爾、旋轉(zhuǎn)壓實等配合比設計就能快速確定最佳油石比，對瀝青混合料的組成設計和最佳油石比的確定很有指導作用，特別是在沒有類似工程實例的情況下。表3計算法確定瀝青混合料最佳油石比表3為目前筆者所在項目的計算結(jié)果，與天津市政工程研究院用GTM法設計的最佳油石比相差無幾。5只需知道瀝青相對密度、級配礦料毛體積相對密度、級配礦料表觀相對密度，設計空隙率根據(jù)上述分析定為4%，礦料間隙率筆者認為定為最小值或者比最小值大一點，這樣能省瀝青，節(jié)約成本