瀝青混合料空隙率選定和最佳油石比快速確定法應(yīng)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(yīng)用　　摘要：該文論述了瀝青混合料設(shè)計(jì)空隙率為何要選定為4%，并對(duì)我國(guó)瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范(JTGF40-2004)中有關(guān)設(shè)計(jì)空隙率VV和最小礦料間隙率VMA規(guī)定進(jìn)行了討論，最后對(duì)《華東公路》“HMA和SMA最佳油石比快速確定法”進(jìn)行工程實(shí)例論證。關(guān)鍵詞:空隙率、礦料間隙率、最佳油石比快速確定。中圖分類號(hào)：TQ522.65文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1設(shè)計(jì)空隙率VV空隙率VV決定于瀝青混合料的最大理論相對(duì)密度rt和瀝青混合料試件的毛體積相對(duì)密度rf，即VV=(1-rf/rt)*100%最大理論相對(duì)密度應(yīng)用抽真空法測(cè)定，而試件的毛體積

2、相對(duì)密度應(yīng)用表干法測(cè)定，才能得出正確的結(jié)果。5那么在瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)中應(yīng)采用多大的空隙率作為設(shè)計(jì)空隙率呢？一直到1994年，美國(guó)瀝青路面協(xié)會(huì)(NAPA)的馬歇爾設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，在不同交通量采用不同擊實(shí)次數(shù)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)空隙率VV都是統(tǒng)一規(guī)定為3-5%，并以4%為基準(zhǔn)。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(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，則以VV=4%時(shí)的瀝青含量即為最佳瀝青含量。如某些數(shù)據(jù)在標(biāo)準(zhǔn)范圍以外，則混合料須重新設(shè)計(jì)。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(dāng)某些混合料的密度與穩(wěn)定度不出現(xiàn)最大值時(shí)，也只有設(shè)計(jì)空隙率為4%作為確定最佳瀝青含量的標(biāo)準(zhǔn)了?？梢婑R歇爾設(shè)計(jì)法確定最佳瀝青含量，本來(lái)不像我國(guó)規(guī)范這么復(fù)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(shè)計(jì)法本來(lái)就是以VV=4%為基準(zhǔn)，所以Superpave設(shè)計(jì)法就明確規(guī)定設(shè)計(jì)空隙率為4%，而不用范圍值。5設(shè)計(jì)空隙率VV=4%，也不是Superpave法的首創(chuàng)，這實(shí)際是前人大量實(shí)踐的共識(shí)。它是依據(jù)以下各點(diǎn)得到的。①所謂設(shè)計(jì)空隙率4%是指室內(nèi)混合料要壓實(shí)到

4、將來(lái)服務(wù)條件下交通追密后的最終壓實(shí)的通常密度。此時(shí)，瀝青不易老化，路面耐久。②施工時(shí)總要容許一定的壓實(shí)度，如壓實(shí)度為98%，則竣工驗(yàn)收時(shí)，空隙率可≤6%，如個(gè)別點(diǎn)壓實(shí)度為97%，則驗(yàn)收時(shí)空隙率可≤7%，大量實(shí)踐已證明，當(dāng)空隙率＞7%時(shí)，路面明顯滲水。必然造成水損害的早期破壞。所以設(shè)計(jì)空隙率不應(yīng)＞4%。③設(shè)計(jì)空隙率也不能太小，太小的設(shè)計(jì)空隙率，如經(jīng)交通追密后，空隙率＜3%，實(shí)踐證明，就可能因高溫時(shí)瀝青膨脹而形成推擠或車轍。由此可見定設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，并不是可以任意確定的。另外，筆者認(rèn)為在GTM等旋

5、轉(zhuǎn)壓實(shí)方法設(shè)計(jì)空隙率可定為3%，因旋轉(zhuǎn)壓實(shí)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(shí)設(shè)計(jì)空隙率為3%時(shí)，馬歇爾設(shè)計(jì)方法的空隙率就為4%，符合規(guī)范要求。2對(duì)我國(guó)瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范（JTGF40-2004）中有關(guān)設(shè)計(jì)空隙率VV和最小礦料間隙率VMA的討論表1密級(jí)配瀝青混凝土混合料馬歇爾試驗(yàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)表1對(duì)不同溫度區(qū)域的設(shè)計(jì)空隙率進(jìn)行了增或減，這實(shí)際是沒有必要的，對(duì)于氣候問題應(yīng)在選用瀝青等級(jí)時(shí)解決，而不應(yīng)當(dāng)改變路面設(shè)計(jì)空隙率的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于作為路面混合料設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)空隙率，在任何地方、任何交通量時(shí)，應(yīng)是一致的。這才符合“標(biāo)準(zhǔn)是一致的，條件是不同的”的原則

6、。5表1中還列有不同設(shè)計(jì)空隙率VV與最小礦料間隙率VMA的關(guān)系。如果此關(guān)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(shí)，吸入瀝青已定，所以其結(jié)果是不管采用什么設(shè)計(jì)空隙率，所得到的瀝青含量是定值。那又何必采用不同設(shè)計(jì)空隙率呢？事實(shí)上，當(dāng)采用統(tǒng)一擊實(shí)功時(shí)，對(duì)于集料特性和級(jí)配已定的瀝青混合料的VMA基本已定，此時(shí)只有瀝青含量改變時(shí)，空隙率才會(huì)改變。表2不同油石比馬歇爾雙面各75擊的試驗(yàn)結(jié)果表2為筆者目前所在項(xiàng)目AC-25瀝青混合料的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，使上述觀點(diǎn)得到了驗(yàn)證。3最佳油石比快速確定法的應(yīng)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(duì)瀝青混合料的組成設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入的研究，確定了一系列的公式，無(wú)需進(jìn)行馬歇爾、旋轉(zhuǎn)壓實(shí)等配合比設(shè)計(jì)就能快速確定最佳油石比，對(duì)瀝青混合料的組成設(shè)計(jì)和最佳油石比的確定很有指導(dǎo)作用，特別是在沒有類似工程實(shí)例的情況下。表3計(jì)算法確定瀝青混合料最佳油石比表3為目前筆者所在項(xiàng)目的計(jì)算結(jié)果，與天津市政工程研究院用GTM法設(shè)計(jì)的最佳油石比相差無(wú)幾。5只需知道瀝青相對(duì)密度、級(jí)配礦料毛體積相對(duì)密度、級(jí)配礦料表觀相對(duì)密度，設(shè)計(jì)空隙率根據(jù)上述分析定為4%，礦料間隙率筆者認(rèn)為定為最小值或者比最小值大一點(diǎn)，這樣能省瀝青，節(jié)約成本