瀝青和瀝青混合料課程設(shè)計(jì)

1、瀝青與瀝青混合料課程設(shè)計(jì)學(xué) 校：重慶交通大學(xué)學(xué) 院：土木建筑學(xué)院專 業(yè)：2012級(jí)材料科學(xué)與工程班 級(jí)：1班學(xué) 號(hào)：631201030102姓 名：黃峰指導(dǎo)老師：黃維蓉 趙可15目錄1. 引言12. 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12.1 柔性基層路面12.2 國(guó)外研究狀況12.3 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀22.4 目的及意義33. 設(shè)計(jì)內(nèi)容34. 實(shí)施方案及結(jié)果34.1 原材料的選擇及檢測(cè)結(jié)果44.1.1 膠結(jié)材料44.1.2 集料44.2 確定礦料級(jí)配54.2.1集料密度54.2.2級(jí)配64.3大馬歇爾方法74.4 GTM設(shè)計(jì)方法84.4.1 GTM壓實(shí)原理84.4.2 GTM試驗(yàn)機(jī)的參數(shù)84.4.3 GTM瀝青混合

2、料配合比設(shè)計(jì)技術(shù)要求114.4.4 GTM法確定最佳油石比114.4.5 GTM法下的高溫穩(wěn)定性105.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及結(jié)論115.1 油石比及參數(shù)指標(biāo)比較115.2 分析115.3 結(jié)論126. 參考文獻(xiàn)12ATB-25不同設(shè)計(jì)方法下的高溫穩(wěn)定性的比較1. 引言 在國(guó)內(nèi)，由于經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)及技術(shù)基礎(chǔ)的特點(diǎn)所限，長(zhǎng)期以來(lái)，各級(jí)公路大多是用半剛性材料修筑路面基層和底基層。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)瀝青路面結(jié)構(gòu)在高速公路路面結(jié)構(gòu)中占據(jù)了主導(dǎo)地位，建成的高速公路路面約75 采用了瀝青混凝土路面，而90 以上的高等級(jí)公路瀝青路面的基層均采用了半剛性材料，半剛性基層瀝青路面是我國(guó)目前高等級(jí)公路瀝青路面的主要結(jié)構(gòu)類型。隨著國(guó)民

3、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在高等級(jí)公路交通量、超載、重載的增加，半剛性基層瀝青路面的早期破壞日益突出。其病害主要表現(xiàn)為以下幾方面【1】：（1） 半剛性基層收縮開裂，引起瀝青路面裂縫；（2） 水分沿裂縫下滲、給水，在車輛荷載作用下，導(dǎo)致唧漿、面層松散等水損害。（3） 半剛性基層與瀝青面層之間結(jié)合薄弱，在行車荷載作用下，結(jié)合面上產(chǎn)生較大的剪應(yīng)力，致使面層沿界面滑移，形成流動(dòng)性車轍。（4） 一旦面層發(fā)生病害，為了補(bǔ)強(qiáng)需要重新鋪筑基層，不僅延長(zhǎng)維修養(yǎng)護(hù)時(shí)間，還會(huì)增加養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用，且效果也不太理想。 我國(guó)個(gè)地區(qū)氣候，地質(zhì)條件千差萬(wàn)別，但現(xiàn)行的路面結(jié)構(gòu)過(guò)于單一，為此，根據(jù)國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，考慮對(duì)瀝青穩(wěn)定碎石為材料作為路面基層材

4、料的研究與應(yīng)用，既可以豐富我過(guò)瀝青路面結(jié)構(gòu)形式，同時(shí)也能因地制宜，滿足各地經(jīng)濟(jì)水平和交通量的現(xiàn)狀。2. 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀2.1 柔性基層路面 關(guān)于瀝青路面的基層，籠統(tǒng)來(lái)說(shuō)分為兩類,一類為半剛性基層，另一類則是柔性基層。 柔性基層中，級(jí)配碎石和瀝青穩(wěn)定碎石是典型代表。級(jí)配碎石是一種材料形式，在20世紀(jì)70年代，開始研究應(yīng)用。在四川成渝高速公路已有應(yīng)用，基本沒(méi)有出現(xiàn)類似半剛性基層的瀝青路面病害，使用情況良好。 瀝青穩(wěn)定碎石混合料，是由大小不同粒徑組成集料（不包括礦粉），與適量瀝青按一定比例配合，經(jīng)均勻拌和形成。其級(jí)配可以是連續(xù)密集配ATB-××，也可以是半開級(jí)AM。其主要特點(diǎn)有：

5、高溫穩(wěn)定性好，低溫抗裂性好，空隙較大，瀝青用量少，不用礦粉、造價(jià)低、使用時(shí)間長(zhǎng)。 雖然柔性基層路面使用性能良好，根據(jù)調(diào)查研究表明【2】，柔性基層瀝青路面但容易產(chǎn)生車轍。尤其是在我國(guó)重交通高速公路上，當(dāng)車轍病害嚴(yán)重時(shí)，同樣也會(huì)導(dǎo)致瀝青路面破壞。 2.2 國(guó)外研究狀況 國(guó)外瀝青路面發(fā)展經(jīng)過(guò)了近百年的歷史，其路面結(jié)構(gòu)形式也經(jīng)歷了不斷發(fā)展的過(guò)程。早期，歐美國(guó)家大都采用半剛性基層，但隨著二戰(zhàn)后，各國(guó)經(jīng)濟(jì)開始回暖，國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，交通量不斷增大，導(dǎo)致前文所述病害。為了滿足路面長(zhǎng)期使用的性能要求，開始大力發(fā)展瀝青穩(wěn)定碎石作為基層材料。 20世紀(jì)70年代，加拿大和美國(guó)對(duì)瀝青穩(wěn)定碎石基層進(jìn)行了大量試驗(yàn)和應(yīng)用研究，

6、指出瀝青穩(wěn)定碎石基層的結(jié)構(gòu)系數(shù)接近瀝青混凝土面層。美國(guó)地瀝青協(xié)會(huì)于1960年提出全厚式瀝青路面的概念，意思是直接在土基或在改良后的土基上，鋪設(shè)單層或多層瀝青混凝土的路面結(jié)構(gòu)。20世紀(jì)后期，歐美各國(guó)將研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)為長(zhǎng)壽命瀝青路面的開發(fā)。所謂長(zhǎng)壽命路面是以柔性、抗疲勞瀝青混凝土為作為基層。1）LSAM-大顆粒瀝青混合料為了降低柔性基層上的瀝青路面車轍，提高熱拌瀝青混合料路面的高溫穩(wěn)定性，美國(guó)各州開始采用大粒徑（25mm53mm之間的熱拌瀝青混合料）瀝青混凝土基層，最常用的是26.5mm，37.5mm兩種粒徑。80年代初，在科羅拉多進(jìn)行了足尺路面研究，全厚式瀝青混凝土基層及美國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)路面結(jié)構(gòu)有非處治的

7、基層和底基層結(jié)構(gòu)。該項(xiàng)目是驗(yàn)證AASHO道路試驗(yàn)結(jié)果在科羅拉多環(huán)境下的應(yīng)用效果【3】。對(duì)LSAM的研究始于20世紀(jì)90年代，在試驗(yàn)方法上，由于基層混合料最大粒徑相對(duì)面層要大得多，馬歇爾方法不適用，為此，賓夕法尼亞州運(yùn)輸部1969年提出了直徑為6in（15.24mm）的大型馬歇爾試驗(yàn)方法，并在1996年被正式評(píng)定為ASTMD5581標(biāo)準(zhǔn)。在LTTP數(shù)據(jù)庫(kù)DataPave3中的數(shù)據(jù)顯示，道路面層為密級(jí)配瀝青混凝土的共有769條，而用瀝青穩(wěn)定碎石作為基層的比例約占83.8%【4】。日本到1998年已建成通車的高速公路總里程達(dá)6450km，使用年限超過(guò)10年的大約占66%，這些道路的基層材料也都是瀝青

8、穩(wěn)定碎石。在英國(guó)，原先設(shè)計(jì)20年的設(shè)計(jì)壽命已無(wú)法滿足快速增長(zhǎng)的交通量的需要，開始采用2-3cm的磨耗層、中層位20-40cm的高模量瀝青穩(wěn)定基層、下層一定厚度的底基層，保證路面不會(huì)出現(xiàn)基層的疲勞開裂，保證路面的耐久性【18】。2）LSAM-大顆粒瀝青混合料的優(yōu)點(diǎn)近幾年來(lái)，美國(guó) 、英國(guó)、加拿大、澳大利亞、日本、南非等對(duì)LSAM做了更深一步的研究表明大粒徑瀝青混凝土具有的優(yōu)點(diǎn)：（1）級(jí)配良好的LSAM，能夠抵抗較大的瀝青路面塑性和剪切面型，可以承受重交通，具有較好的車轍能力，提高了瀝青路面的高溫穩(wěn)定性。（2）大粒徑集料增多和礦粉用量減少，使得在不減少瀝青膜厚度的前提下，減少了瀝青總用量，降低工程造

9、價(jià)。（3）可一次性攤鋪較大的厚度，縮短工期。（4）瀝青層內(nèi)部?jī)?chǔ)存溫度能力高，熱量不易散失，有利于在低冷條件施工，延長(zhǎng)施工有效時(shí)間。3）瀝青混合料的設(shè)計(jì)方法 經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)對(duì)比驗(yàn)證，從最初的馬歇爾方法逐漸發(fā)展，在20世紀(jì)60年代美國(guó)工程兵團(tuán)開始推理研究發(fā)明，解決重型轟炸機(jī)跑到破損問(wèn)題，后來(lái)又由美國(guó)空軍專門組織人員進(jìn)行研究開發(fā)形成GTM方法。使瀝青混合料產(chǎn)生的平面剪切應(yīng)變，比直接剪切試驗(yàn)機(jī)更接近于現(xiàn)場(chǎng)的情況。Superpave是1987年美國(guó)國(guó)會(huì)批準(zhǔn)設(shè)立公路戰(zhàn)略研究計(jì)劃（SHRP）研究項(xiàng)目，在1990年提出的一套全新的瀝青混合料設(shè)計(jì)方法，把熱拌瀝青混合料材料性能與路面性能聯(lián)系在一起。2.3 國(guó)內(nèi)研究

10、現(xiàn)狀 我國(guó)應(yīng)用瀝青穩(wěn)定碎石作為基層材料起步較晚，在早期主要采用級(jí)配碎石作為柔性基層。到后期對(duì)于路面結(jié)構(gòu)層的要求越來(lái)越高，便開始了大量研究。東南大學(xué)楊群提出了瀝青穩(wěn)定基層瀝青路面的設(shè)計(jì)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)設(shè)計(jì)指標(biāo)影響因素進(jìn)行了分析，提出了瀝青穩(wěn)定基層混合料的設(shè)計(jì)方法【5】。長(zhǎng)安大學(xué)袁宏偉進(jìn)行了瀝青穩(wěn)定碎石基層材料的研究，提出了混合料的設(shè)計(jì)方法和施工技術(shù)，并鋪筑了試驗(yàn)路段，證明了瀝青穩(wěn)定碎石基層瀝青路面的低溫抗裂性優(yōu)于半剛性基層瀝青路面【16】。哈爾濱工業(yè)大學(xué)采用體積法設(shè)計(jì)了公稱最大粒徑為26.5mm、31.5mm和37.5mm的瀝青穩(wěn)定碎石混合料的級(jí)配，并進(jìn)行了各級(jí)配的混合料強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)性能、水穩(wěn)定性、

11、低溫抗裂行能的試驗(yàn)研究【17】。中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院、江蘇省交通科學(xué)研究院等單位結(jié)合工程實(shí)際，系統(tǒng)研究了密級(jí)配瀝青碎石基層LSM的設(shè)計(jì)方法、性能計(jì)時(shí)工，與半剛性基層相比，LSM混合料有較好的高溫性能、抗水損害性能及力學(xué)性能【6】。河北省20世紀(jì)80年代中期，在G106北京界至河間路段、G107線北京界至定州路段，在厚30cm石灰土底基層上，鋪筑了250km灌入式瀝青穩(wěn)定碎石基層，其粒徑為2050mm，與美國(guó)的LSAM大顆粒瀝青混合料非常接近，上鋪2.5cm瀝青混合料，相比于近年來(lái)研究的薄層路面，使用效果良好。 鑒于半剛性基層上的瀝青路面，其病害難以根除。2004年河北省邯鄲至長(zhǎng)治高速公路的k11

12、+829k14+925、k15+075k18+383985段修筑了瀝青穩(wěn)定碎石柔性基層試驗(yàn)路【7】。河北省公路建設(shè)者以邯長(zhǎng)公路重載交通路段為依托，與重慶交通大學(xué)一起進(jìn)行了高速公路重載交通柔性基層抗車轍性能研究，參考國(guó)內(nèi)外研究成果和經(jīng)驗(yàn)，采用理論研究與室內(nèi)試驗(yàn)、實(shí)體工程相結(jié)合的方法，采用復(fù)合式基層GTM瀝青機(jī)構(gòu)，在2009年路面檢測(cè)、評(píng)價(jià)結(jié)果中達(dá)到滿意的效果。不過(guò)，對(duì)于瀝青碎石基層的研究，在我國(guó)應(yīng)當(dāng)說(shuō)剛剛開始，在工程實(shí)踐中應(yīng)用的不多，其設(shè)計(jì)理論和技術(shù)措施還很不完善，對(duì)它的材料組成設(shè)計(jì)、路用性能、施工工藝等系統(tǒng)研究，有待于進(jìn)一步深入進(jìn)行。2.4 目的及意義隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高速公路上的交通量逐漸

13、增大，超載、重載的現(xiàn)象出現(xiàn)幾率變大。為了滿足新時(shí)期瀝青混凝土路面長(zhǎng)壽命的要求，拋棄半剛性基層帶來(lái)的路面病害影響的觀念。應(yīng)用瀝青穩(wěn)定碎石作為柔性基層也是當(dāng)前一種形式趨勢(shì)。減少路面病害，降低養(yǎng)護(hù)維修難度和養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用，同時(shí)也是對(duì)資源的一種節(jié)約。本課題旨在大馬歇爾【8】設(shè)計(jì)方法和GTM【8】方法下ATB-25高溫性能的比較。找出一種更接近于道路路面工程實(shí)際的一種瀝青混合料設(shè)計(jì)方法使瀝青穩(wěn)定碎石充分發(fā)揮出自身的優(yōu)勢(shì)。3. 設(shè)計(jì)內(nèi)容3.1 搜集和查閱與本課題相關(guān)的文獻(xiàn)資料。 3.2 根據(jù)相應(yīng)規(guī)范要求和文獻(xiàn)資料進(jìn)行原材料的選擇，并進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)。 3.3 根據(jù)公路瀝青路面施工技術(shù)JTG F4020

14、04【9】的要求對(duì)ATB-25進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。本題主要采用大馬歇爾方法和GTM成型試件方法確定最佳油石比。 3.4 根據(jù)設(shè)計(jì)好的配合比每個(gè)試件的最佳瀝青用量。 3.5 本課題主要研究ATB-25的高溫穩(wěn)定性，主要進(jìn)行車轍試驗(yàn)，依據(jù)規(guī)范公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程【8】JTG E20-2011中T0179-2011進(jìn)行試驗(yàn)。4. 實(shí)施方案及結(jié)果4.1 原材料的選擇及檢測(cè)結(jié)果4.1.1 膠結(jié)材料：采用重交通70#基質(zhì)瀝青，其技術(shù)指標(biāo)見表4-1。 表4-1 重交通70#瀝青技術(shù)指標(biāo)9 試驗(yàn)項(xiàng)目技術(shù)要求實(shí)測(cè)結(jié)果（25，100g,5s）針入度（0.1mm）608072（15，5cm/min）延度（c

15、m）100100（10，5cm/min）延度（cm）1524.7（環(huán)球法）軟化點(diǎn)4652.2針入度指數(shù)PI-1.5+1.0-0.82溶解度（%）99.599.60閃點(diǎn)（）260284(15)密度（g/ cm3）實(shí)測(cè)1.014（蒸餾法）含蠟量（%）3.02.2TFOT(或RTFOT)后163，5h質(zhì)量損失（%）±0.8-0.1625殘留針入度比（%）5864.510殘留延度（cm）68.715殘留延度（cm）15894.1.2 集料：試驗(yàn)采用石灰?guī)r作為集料，優(yōu)質(zhì)石灰?guī)r制成礦粉。其技術(shù)性質(zhì)于表4-2【10】。 注：（1）提高集料的棱角性，禁止礫石和天然砂，以獲得混合料最大內(nèi)摩阻力，保證集

16、料形成較強(qiáng)的骨架，并保留一定的空隙，以增強(qiáng)混合料抵抗永久變形的能力和獲得較好的耐久性。 （2）限制集料吸水率和粘土含量，以保證集料與瀝青的粘結(jié)力。 （3）限制扁平細(xì)長(zhǎng)顆粒的含量，含量過(guò)大，難以形成穩(wěn)定的嵌擠骨架結(jié)構(gòu)。 表4-2 粗集料技術(shù)指標(biāo)試驗(yàn)項(xiàng)目技術(shù)要求實(shí)測(cè)結(jié)果視密度（t/ m3）2.602.718石料壓碎值（%）2616.4洛杉磯磨耗損失（%）2821.5吸水率（%）2.00.32對(duì)瀝青的黏附性45堅(jiān)固性（%）124.3針片狀顆粒含量（%）159.4粒徑9.5mm針片狀顆粒含量（%）129.3粒徑9.5mm針片狀顆粒含量（%）189.7水洗法（0.075mm）顆粒含量（%）10.7軟石含

17、量（%）32.1 表4-3 細(xì)集料技術(shù)指標(biāo)試驗(yàn)項(xiàng)目技術(shù)要求實(shí)測(cè)結(jié)果視密度（t/ m3）2.502.716堅(jiān)固性（>0.3mm部分）（%） 1212.5砂當(dāng)量（%）6067.5含泥量（<0.075mm的含量）（%）32.2 表4-4 礦粉技術(shù)指標(biāo)試驗(yàn)項(xiàng)目技術(shù)要求實(shí)測(cè)結(jié)果視密度（t/ m3）2.502.708含水率（%）112.5親水系數(shù)10.75粒度范圍0.6mm（%）1001000.15 mm（%）90100901000.075 mm（%）70100701004.2 確定礦料級(jí)配4.21根據(jù)公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程JTG E42相關(guān)試驗(yàn)方法測(cè)定表觀密度和毛體積密度采用瀝青浸漬法實(shí)測(cè)有效

18、相對(duì)密度數(shù)據(jù)見表4-5。 表4-5 集料相對(duì)密度測(cè)定結(jié)果各檔集料（mm）19-31.59.5-194.75-9.50-4.75礦粉表觀相對(duì)密度2.7162.7132.7142.722.708毛體積相對(duì)密度2.7062.7042.705-有效相對(duì)密度2.7112.7082.7102.6982.7004.2.2級(jí)配確定 表4-6 ATB-25 集料級(jí)配篩孔級(jí)配31.526.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.07519-31.510084.00.60.40.20.20.20.20.20.20.20.20.19.5-1910010082.163.136.52.40

19、.20.20.20.20.20.20.14.75-9.510010010010010087.40.70.50.50.50.50.50.20-4.7510010010010010010092.562.539.325.218.512.48.2礦粉10010010010010010010010010010099.197.890.8合成級(jí)配10096.270.462.853.139.930.721.013.99.77.75.84.3規(guī)范中值10095705852423023.517.5139.56.54.0規(guī)范上限100100806862524032251814106規(guī)范下限1009060484232

20、2015108532根據(jù)Excel表格規(guī)劃求解功能，要是覺(jué)得我不會(huì)算，可以在您跟前演示一下。求出不同粒徑礦料通過(guò)不同篩孔的質(zhì)量百分率（%）。 表4-7 不同粒徑礦料通過(guò)不同篩孔的質(zhì)量百分率（%）19-31.59.5-194.75-9.50-4.75礦粉292223224四種料的比例為A:B:C:D:礦粉=29:22:23:22:4級(jí)配曲線：4.3大馬歇爾方法4.3.1大馬歇爾方法4.3.1.1熱拌普通瀝青混合料試件制作溫度70#瀝青加熱溫度155165，集料加熱溫度比瀝青加熱溫度高1030，拌和溫度145165，擊實(shí)成型的溫度145150。4.3.1.2 礦料參數(shù) （1）礦料合成毛體積相對(duì)密度

21、gsb。 gsb= = =2.708式中：P1，P2Pn各種礦料成分的配合比，其和為100； g1，g2,gn各種礦料相應(yīng)的毛體積相對(duì)密度。 （2）礦料合成表觀密度gsa. gsa= =2.714式中：P1，P2Pn各種礦料成分的配合比，其和為100； g'1，g'2,g'n各種礦料相應(yīng)的毛體積相對(duì)密度。 (3)礦料有效合成密度 gse=2.706 (4)以油石比為2.8%來(lái)計(jì)算法求混合料最大相對(duì)密度： 瀝青用量為Pb=2.7%gt=2.538（5）按試驗(yàn)規(guī)程用蠟封法測(cè)出混合料毛體積密度為： gf=2.368 g/cm3（6）空隙率VV=（1-）×100=6.

22、7% 礦料間隙率VNA=（1-）×100=15.1% 瀝青飽和度VFA=55.5%4.3.1.3 馬歇爾油石比確定方法1）根據(jù)資料文獻(xiàn)【12】，選取2.8%，3.2%，3.6%，4.0%，4.4%為油石比，按照公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程用大馬歇爾成型方法【9】。同時(shí)試件成型好后測(cè)量其毛體積密度gf，并在Excel工作表里計(jì)算出其他油石比的理論最大密度(gti)、空隙率（VV）、瀝青飽和度（VFA），礦料間隙率(VMA).2）測(cè)出試件的馬歇爾穩(wěn)定度值、流值等力學(xué)指標(biāo)。見表4-8 表4-8 各指標(biāo)參數(shù)油石比(%)毛體積密度（g/cm3）最大理論密度（g/cm3）空隙率VV（%）VF

23、A飽和度（%）礦料間隙率VMA（%）穩(wěn)定度（kN）流值（0.1mm）2.8 2.368 2.538 6.755.515.123.62 36.6 3.2 2.3822.516 5.363.414.626.20 38.7 3.6 2.404 2.495 3.773.513.824.71 41.9 4.0 2.421 2.474 2.183.713.222.54 44.6 4.4 2.398 2.454 2.383.614.021.04 47.2 技術(shù)指標(biāo)-365570467.51.543）分析各項(xiàng)指標(biāo)指標(biāo)，求出滿足工程要求的油石比。4）由最佳油石比制作大馬歇爾和車轍試件，進(jìn)行浸水馬歇爾試驗(yàn)和車轍試

24、驗(yàn)，測(cè)定殘留穩(wěn)定度和高溫性能是否滿足規(guī)定。 （1）確定油石比范圍 OACminOACmax. (2) 初步確定最佳油石比OAC1 ，毛體積最大密度值a1、穩(wěn)定度最大值a2、空隙率中值a3、瀝青飽和度中值a4、都可以由指標(biāo)試驗(yàn)曲線走勢(shì)圖上得知。 OAC1=（a1+a2+a3+a4）/4=(3.62%+3.1%+3.32%+3.56)=3.4% 若在所選擇的油石比范圍內(nèi)，未能涵蓋瀝青飽和度要求范圍，則按下式計(jì)算。 OAC1=（a1+a2+a3）/3 在選擇試驗(yàn)油石比范圍內(nèi)，如果密度或穩(wěn)定度沒(méi)有出現(xiàn)峰值，可以直接以目標(biāo)空隙率對(duì)應(yīng)的油石比作為OAC1但它必須介入OACmin+ OACmax之間。否則將

25、重新進(jìn)行配合比計(jì)算。 (3)根據(jù)技術(shù)規(guī)范確定技術(shù)指標(biāo)（見表4-8）要求的共同范圍來(lái)確定二次最佳油石比OAC2 OAC2 =（ OACmin+ OACmax）/2=（2.86%+3.14%）=3.0% (4)確定最佳油石比OAC=（ OAC2+ OAC1）/2=3.2%,其參數(shù)如下表油石比(%)毛體積密度（g/cm3）最大理論密度（g/cm3）空隙率VVVFA飽和度礦料間隙率VMA穩(wěn)定度（kN）流值（0.1mm）3.2 2.3822.516 5.3%63.4%14.6%26.20 38.7 4.3.1.4.大馬歇爾方法下的高溫穩(wěn)定性4.3.1.4.1根據(jù)配合比設(shè)計(jì)的油石比用輪碾法成型試件3個(gè),按

26、照公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程T0719進(jìn)行車轍試驗(yàn)，得出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表4-7. 表4-9 大馬歇爾方法下的車轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度（次/mm）試件編號(hào)動(dòng)穩(wěn)定度（次/mm）平均動(dòng)穩(wěn)定度（次/mm）2468249923562672標(biāo)準(zhǔn)差s=160.22次/mm 變異系數(shù)CV=1%符合試驗(yàn)規(guī)程要求4.4 GTM設(shè)計(jì)方法4.4.1 GTM壓實(shí)原理【13】 GTM試驗(yàn)機(jī)能最大限度地模擬汽車在公路上行駛時(shí)輪胎與路面的相互作用，通過(guò)旋轉(zhuǎn)壓實(shí)，使瀝青混合料密度能達(dá)到汽車輪胎實(shí)際作用于路面時(shí)所產(chǎn)生的密實(shí)度。它依據(jù)力學(xué)分析原理進(jìn)行材料配比設(shè)計(jì)，比體積法更合理。但是GTM設(shè)計(jì)方法也有局限性，它并未關(guān)注路面結(jié)構(gòu)的耐久性、

27、抗老化能力、施工和易性以及抗疲勞開裂能力等，其對(duì)集料級(jí)配的設(shè)計(jì)篩選也沒(méi)有提出專門程序，而只是沿用了傳統(tǒng)的級(jí)配規(guī)范和方法。4.4.2 GTM試驗(yàn)機(jī)的參數(shù) （1）GSI：旋轉(zhuǎn)壓實(shí)機(jī)的穩(wěn)定值GSI=最終旋轉(zhuǎn)角中間最小旋轉(zhuǎn)角。是確定最佳油石比（或最佳瀝青用量）的重要指標(biāo)。 （2）GSF: 試件成型后，由設(shè)備檢測(cè)到的試件抗剪強(qiáng)度與實(shí)際路面在設(shè)定的垂直荷載下的最大剪應(yīng)力之比值，用以表征所涉及混合料的抗剪強(qiáng)度安全程度。在設(shè)計(jì)中要求GSF1.0。 （3）GCI:進(jìn)行GTM試驗(yàn)時(shí)，試件在30轉(zhuǎn)和60轉(zhuǎn)時(shí)密度的比值。表征材料容易壓實(shí)的密度，可以作為壓實(shí)工藝的參考。4.4.3 GTM瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)技術(shù)要求 1

28、）參數(shù)設(shè)置 （1）垂直壓強(qiáng)0.7MPa；（2）機(jī)械角初始機(jī)器角選用0.8°；（3）粉膠比的選用；（4）利用成功工程經(jīng)驗(yàn)，采用GTM平衡狀態(tài)下的最佳油石比和標(biāo)準(zhǔn)密度。 2）河北省GTM法技術(shù)指標(biāo)【14】。 3）集料級(jí)配 連續(xù)級(jí)配4.4.4 GTM法確定最佳油石比1）選取2.8%，3.2%，3.6%，4.0%，4.4%為油石比，采用GTM壓實(shí)機(jī)成型試件。文獻(xiàn)資料所查文獻(xiàn)資料無(wú)GTM法下的各參數(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)。2）根據(jù)試件毛體積密度、旋轉(zhuǎn)壓實(shí)穩(wěn)定度GSI及抗剪安全系數(shù)GSF，確定其最佳油石比，GTM試驗(yàn)參數(shù)隨油石比的變化見表4-9。 表4-9 ATB-25不同油石比下GTM試驗(yàn)參數(shù)的變化油石比（

29、%）毛體積密度GSIGSF2.8 2.4541.051.183.2 2.4731.041.173.6 2.4931.121.244.0 2.5171.651.164.42.4821.781.193）GTM成型后各體積參數(shù)和力學(xué)指標(biāo)見表4-10。同理在馬歇爾方法下用EXCEL表格計(jì)算出的。 表4-10 GTM成型后各體積參數(shù)和力學(xué)指標(biāo)級(jí)配類型油石比(%)毛體積密度（g/cm3）VV(%)VFA (%)VMA(%)穩(wěn)定度（kN）流值（0.1mm）ATB-252.8 2.4545.256.712.025.2363.2 2.4734.362.111.328.4443.6 2.4933.666.310.

30、631.5514.0 2.5172.475.49.826.6564.42.4821.090.911.023.8604)由各指標(biāo)試驗(yàn)曲線走勢(shì)圖算出GTM法下的最佳油石比為OAC=3.0%。 表4-11 GTM方法下最佳油石比的參數(shù)級(jí)配類型油石比(%)毛體積密度（g/cm3）VV(%)VFA (%)VMA(%)穩(wěn)定度（kN）流值（0.1mm）ATB-253.02.4674.859.711.727.5404.4.5 GTM法下的高溫穩(wěn)定性4.4.5.1 根據(jù)配合比設(shè)計(jì)的油石比用輪碾法成型試件3個(gè)，按照公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程T0719進(jìn)行車轍試驗(yàn)，得出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表4-11。 表4-12 GT

31、M方法下的車轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度（次/mm）試件編號(hào)動(dòng)穩(wěn)定度（次/mm）平均動(dòng)穩(wěn)定度（次/mm）5437522848765371標(biāo)準(zhǔn)差s=306次/mm ，變異系數(shù)CV=3.3%符合試驗(yàn)規(guī)程要求。5.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及結(jié)論5.1 油石比及參數(shù)指標(biāo)比較5.1.1大馬歇爾方法和GTM方法最佳油石比的比較5.1.2 最佳油石比下的密度比較5.1.3最佳油石比下空隙率的比較5.1.4最佳油石比下高溫穩(wěn)定性車轍試驗(yàn)的比較5.2 分析與結(jié)論在兩種方法設(shè)計(jì)下得出的最佳油石比不同，從而導(dǎo)致試件成型后各項(xiàng)體積參數(shù)、力學(xué)指標(biāo)以及高溫穩(wěn)定性有一定差異。GTM方法下的最佳油石比比大馬歇爾方法低，最佳油石比下的毛體積密度、高溫穩(wěn)

32、定性較大馬歇爾方法大，但空隙率比后者低。造成其原因?yàn)橐韵拢翰捎么篑R歇爾法設(shè)計(jì)大粒徑瀝青穩(wěn)定碎石基層混合料時(shí)，空隙率和飽和度隨油石比的變化明顯，起主要控制作用，穩(wěn)定度通常能滿足大于15 kN的要求，而滿足流值指標(biāo)要求的瀝青范圍較大，對(duì)最佳油石比的確定難以起到控制作用。另外，在大馬歇爾成型時(shí)，擊實(shí)的方式會(huì)導(dǎo)致混合料中集料的破碎，會(huì)影響穩(wěn)定度的測(cè)量，從而影響最佳油石比的確定。進(jìn)一步影響以該油石比下瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。而對(duì)于GTM方法設(shè)計(jì)出的瀝青混合料在最佳油石比時(shí)，其密度較大、空隙率小。揉搓壓實(shí)成型方式又較真實(shí)地模擬實(shí)際路面材料的受力狀況，所以可以選擇用GTM方法設(shè)計(jì)瀝青混合料，可以提高其高溫穩(wěn)定性，從而避免瀝青路面車轍等剪切破壞。得出的結(jié)論就是在生產(chǎn)條件允許的情況下，采用GTM方法成型試件跟更能真實(shí)模擬路面的情況，所得的毛體積密度更大，在高溫條件下，抵抗車轍的能力比大馬歇爾方法強(qiáng)。6.參考文獻(xiàn)1沙慶林.高等級(jí)公路半剛性基層瀝青路面M.北京：人民交通出版社.1999.2林繡賢.柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方