銅湯路面中面層聚酯纖維目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)(共14頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)銅黃高速公路（銅湯三標(biāo)）銅黃高速公路（銅湯三標(biāo)）中面層瀝青混合料（AC-20C）目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)及路用性能研究東東南大學(xué)交通學(xué)院南大學(xué)交通學(xué)院二二 OO 七年五月七年五月精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)目目 錄錄 精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)1 研究背景研究背景20 世紀(jì) 90 年代以來(lái)，我國(guó)的高速公路從無(wú)到有，飛速發(fā)展，目前通車(chē)總里程已超過(guò) 3 萬(wàn)公里。其中，瀝青路面以其良好的行車(chē)舒適性、優(yōu)異的使用性能、建設(shè)速度快和維修方便等特點(diǎn)在我國(guó)也得到了廣泛的應(yīng)用。資料表明，國(guó)內(nèi)近期在建、重建的高速公路有 90%以上采用瀝青路面。鑒于高等

2、級(jí)公路在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位，瀝青路面的路用性能具有舉足輕重的意義，隨著新型面層材料、級(jí)配的問(wèn)世和工程實(shí)踐的進(jìn)一步深化，道路工程界開(kāi)展了有關(guān)材料組成設(shè)計(jì)、材料性能等方面的研究。經(jīng)過(guò)近二十年的努力，我國(guó)在瀝青路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料、施工和檢測(cè)方面積累了大量的經(jīng)驗(yàn)，取得了許多理論上的重大進(jìn)展，并形成了一套完整的技術(shù)體系。雖然如此，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展帶來(lái)的交通量迅速增長(zhǎng)、車(chē)輛大型化、嚴(yán)重超載等現(xiàn)象使瀝青路面面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)，許多瀝青路面高速公路建成后不久就不能適應(yīng)交通的需要，早期破壞的情況時(shí)有發(fā)生。瀝青路面早期破壞現(xiàn)象主要有兩種，其一為雨季出現(xiàn)的水損害，其二為高溫季節(jié)出現(xiàn)的車(chē)轍，前者更為常見(jiàn)。瀝青路面

3、發(fā)生早期破壞，除了施工工藝與質(zhì)量控制方面的原因之外，瀝青混合料設(shè)計(jì)不當(dāng)，或者缺乏一個(gè)比較規(guī)范的混合料設(shè)計(jì)方法也是主要原因之一。影響瀝青混合料路用性能的因素主要有瀝青的性質(zhì)、集料性能、集料級(jí)配、集料與瀝青間的粘附性以及瀝青用量等，在瀝青和集料等原材料確定的情況下，要設(shè)計(jì)路用性能優(yōu)越的瀝青混合料就必須根據(jù)所設(shè)瀝青混合料面層的受力特性和功能要求通過(guò)設(shè)計(jì)合理的級(jí)配和選擇合適的瀝青用量以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。本研究就是在這一指導(dǎo)思想下，在選擇優(yōu)質(zhì)的材料使其技術(shù)指標(biāo)均滿(mǎn)足公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范 （JTG F40-2004）的基礎(chǔ)上，對(duì)銅黃高速公路中面層瀝青混凝土進(jìn)行配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而使設(shè)計(jì)的瀝青路面具有良好的

4、路用性能。2 原材料性能測(cè)試原材料性能測(cè)試優(yōu)質(zhì)的原材料是保證瀝青混合料具有優(yōu)良路用性能的先決條件，為了滿(mǎn)足氣候環(huán)境與交通對(duì)路用性能的要求，必須做好原材料的選擇。本研究通過(guò)測(cè)試瀝青、粗集料、細(xì)集料和礦粉等材料的性能和技術(shù)指標(biāo)來(lái)檢測(cè)材料是否滿(mǎn)足規(guī)范要求，從而完成原材料的選擇。2.1 瀝青瀝青拌制瀝青混合料所用的瀝青材料其技術(shù)要求隨氣候條件、交通情況、瀝青混合料的類(lèi)型和施工條件等因素而異，銅黃高速（銅湯三標(biāo)）中面層瀝青混凝土采用環(huán)宇 SBS 改性瀝青，其技術(shù)指標(biāo)基本滿(mǎn)足 JTG F40-2004公路瀝青路面精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)施工技術(shù)規(guī)范 ，也滿(mǎn)足銅黃高速（銅湯三標(biāo)）的招標(biāo)文件

5、，實(shí)測(cè)技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1： 表 1 環(huán)宇環(huán)宇 SBS 改性瀝青的試驗(yàn)指標(biāo)與技術(shù)改性瀝青的試驗(yàn)指標(biāo)與技術(shù)要求檢驗(yàn)項(xiàng)目試驗(yàn)指標(biāo)技術(shù)要求檢測(cè)方法針入度（25，100g，5S）(0.1mm)515070針入度指數(shù) PI +0.29-0.2T0604延度（5cm/min,5）(cm) 3530T0605軟化點(diǎn)（環(huán)球法） （）8970T0606運(yùn)動(dòng)粘度 135 (Pa.s)2.43T0625閃點(diǎn)（COC）() 320230T0611溶解度（三氯乙烯） （）99.8499T0607彈性恢復(fù)(25)9775T0662貯存穩(wěn)定性離析,48h 軟化點(diǎn)差1.02.0T0661質(zhì)量損失（） +0.010.8T0609針入

6、度比 25（）8665T0604旋轉(zhuǎn)薄膜加熱試驗(yàn) 163，5h延度（5） （cm）2315T0605密度（15） （g/cm3）1.0301.0T0603動(dòng)力粘度 60(Pa.s) 177275000T0620Superpave 性能等級(jí)PG76-22PG76-22AASHTO M320-032.2 集料集料集料是瀝青混合料的關(guān)鍵材料之一，其力學(xué)性能是決定混合料強(qiáng)度特性的最重要因素，它的顆粒形狀不僅影響混合料的構(gòu)架，也直接關(guān)系到混合料的抗車(chē)轍能力與抗疲勞性能等材料特性，此外，集料與瀝青的粘附等級(jí)對(duì)混合料強(qiáng)度的形成也起關(guān)鍵作用，因此選擇優(yōu)質(zhì)的集料是瀝青混合料具有優(yōu)良路用性能的重要保證。粗、細(xì)集料

7、的試驗(yàn)指標(biāo)分別見(jiàn)表 2、表 3：表 2 石灰?guī)r粗集料的試驗(yàn)指標(biāo)與技術(shù)要求試驗(yàn)項(xiàng)目試驗(yàn)指標(biāo)技術(shù)要求試驗(yàn)方法壓碎值(%)25.126T0316-2000洛杉磯磨耗損失()19.926T0317-2000視密度(g/cm3)2.7262.60吸水率()0.132.0T0308-2000與瀝青的粘附性(級(jí))44T0616-1993針片狀含量()9.615T0312-2000堅(jiān)固性1.712T0314-2000軟石含量2.93T0320-2000水洗法0.075mm（）0.901.0T0302-2000精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)表 3 石灰?guī)r細(xì)集料的試驗(yàn)指標(biāo)與技術(shù)要求試驗(yàn)項(xiàng)目試驗(yàn)指標(biāo)技術(shù)

8、要求試驗(yàn)方法視密度（g/cm3）2.7112.60T0330-2000堅(jiān)固性3.712T0334-1994砂當(dāng)量（）77.075T0340-19942.3 礦粉礦粉瀝青混合料的填料宜采用石灰?guī)r或巖漿巖中的強(qiáng)基性巖石等石料經(jīng)磨細(xì)得到的礦粉，銅黃高速公路（銅湯三標(biāo)）所采用的石灰石礦粉技術(shù)指標(biāo)均滿(mǎn)足規(guī)范的技術(shù)要求，實(shí)測(cè)試驗(yàn)指標(biāo)見(jiàn)表 4：表 4 礦粉的試驗(yàn)指標(biāo)與技術(shù)要求試驗(yàn)項(xiàng)目試驗(yàn)指標(biāo)技術(shù)要求試驗(yàn)方法視密度（g/cm3）2.6682.50T0352-2000含水量(%)0.21.0T0332-19940.6mm(%)1001000.15mm(%)95.190100粒度范圍8.020501. 油石比與各

9、項(xiàng)指標(biāo)的關(guān)系曲線(xiàn)圖油石比與各項(xiàng)指標(biāo)的關(guān)系曲線(xiàn)圖 精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)2.3302.3402.3502.3602.3702.3802.3902.4002.4102.4203.03.54.04.55.05.56.0油石比（）毛體積密度（g/cm3）毛體積密度變化曲線(xiàn)圖 2 油石比與毛體積密度關(guān)系曲線(xiàn)0.01.02.03.04.05.06.07.08.09.03.03.54.04.55.05.56.0油石比（）空隙率（）空隙率變化曲線(xiàn)圖 3 油石比與空隙率關(guān)系曲線(xiàn) 45.050.055.060.065.070.075.080.085.03.03.54.04.55.05.56.0

10、油石比（）飽和度（）飽和度變化曲線(xiàn) 圖 4 油石比與飽和度 VFA 關(guān)系曲線(xiàn)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)10.010.511.011.512.012.513.013.514.014.515.03.03.54.04.55.05.56.0油石比（）穩(wěn)定度（kN）穩(wěn)定度變化曲線(xiàn)圖 5 油石比與穩(wěn)定度關(guān)系曲線(xiàn)2025303540455055603.03.54.04.55.05.56.0油石比（）流值（0.1mm）流值變化曲線(xiàn) 圖 6 油石比與流值關(guān)系曲線(xiàn)2最佳油石比的確定最佳油石比的確定由上圖中曲線(xiàn)及瀝青混合料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)可知，密度沒(méi)有出現(xiàn)最大值，直接取目標(biāo)空隙率 4.0%對(duì)應(yīng)的油石比為最佳

11、瀝青用量的初始值 OAC1，即OAC1=4.55%。由圖中曲線(xiàn)可知，各項(xiàng)指標(biāo)均符合瀝青混合料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的油石比范圍為：4.254.95，即 OACmin4.25，OACmax4.95則中值OAC2=（OACminOACmax）/2（4.254.95）/24.60。取 OAC1 和 OAC2的中值為最佳油石比，即定最佳油石比OAC=（OAC1OAC2）/2（4.554.60）/24.6。4.2 水穩(wěn)定性試驗(yàn)水穩(wěn)定性試驗(yàn)瀝青混合料的水穩(wěn)定性是指抵抗受水侵蝕后逐漸產(chǎn)生的瀝青膜剝落、掉粒和坑槽等破壞的能力。評(píng)價(jià)水穩(wěn)定性試驗(yàn)的方法是測(cè)定瀝青混合料在浸水前后精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)力學(xué)性能

12、的變化，以浸水后的力學(xué)性質(zhì)和原性質(zhì)的對(duì)比作為對(duì)剝落的間接量度，瀝青混合料在飽水的情況下強(qiáng)度降低越小，說(shuō)明水穩(wěn)定性越好。本研究中采用浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)評(píng)價(jià)瀝青混合料的水穩(wěn)定性能。4.2.1 浸水馬歇爾試驗(yàn)浸水馬歇爾試驗(yàn)瀝青混合料分別采用最佳油石比成型的試件在 60恒溫水槽中的保溫時(shí)間為 48h，其余試驗(yàn)方法均與標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試驗(yàn)相同。試件的浸水殘留穩(wěn)定度根據(jù)下式計(jì)算： . （1）10010MSMSMS式中：MS0試件的浸水殘留穩(wěn)定度，%；MS1試件浸水 48h 后的穩(wěn)定度， kN；MS試件的穩(wěn)定度，kN。表 7 瀝青混合料浸水馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果瀝青混合料類(lèi)型正常穩(wěn)定度（kN）浸水穩(wěn)定度（kN）

13、殘余穩(wěn)定度（%）技術(shù)要求（%）AC-20C 加纖維13.611.685.785 如上表所示，本次設(shè)計(jì)的瀝青混凝土級(jí)配類(lèi)型混合料的浸水殘余穩(wěn)定度滿(mǎn)足規(guī)范要求。4.2.2 真空飽水凍融循環(huán)劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)真空飽水凍融循環(huán)劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)該試驗(yàn)采用馬歇爾擊實(shí)法成型圓柱體試件，擊實(shí)次數(shù)為正反兩面各 50 次。試驗(yàn)時(shí)，將試件隨機(jī)分為兩組，每組 4 個(gè)，將第二組試件以標(biāo)準(zhǔn)的飽水試驗(yàn)方法真空飽水，再放入塑料袋中加入約 10ml 水，扎緊袋口，將試件放入-18的冰箱保持 16h，取出試件立即放入已保持為 60的恒溫水槽中，撤去塑料袋，保持 24h。然后，將兩組試件全部浸入溫度 25的恒溫水槽中 2h。取出試件立即進(jìn)行

14、劈裂試驗(yàn)，求得最大荷載，凍融劈裂抗拉強(qiáng)度比按下式計(jì)算： . （2） 10012TTRRTSR式中：TSR凍融劈裂強(qiáng)度比，；RT2凍融循環(huán)后第二組試件的劈裂抗拉強(qiáng)度，MPa；RT1未凍融循環(huán)的第一組試件的劈裂抗拉強(qiáng)度，MPa。瀝青混合料分別采用最佳油石比成型試件，凍融劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)下表：精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)表 8 瀝青混合料凍融劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果瀝青混合料類(lèi)型RT1(MPa)RT2(MPa)TSR（%）技術(shù)要求（%）AC-20C 加纖維0.810.7086.580如上表所示，本次設(shè)計(jì)的瀝青混凝土級(jí)配類(lèi)型混合料的凍融劈裂強(qiáng)度比滿(mǎn)足規(guī)范要求。4.3 劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)劈

15、裂試驗(yàn)是對(duì)規(guī)定尺寸的圓柱體試件通過(guò)一定寬度的圓弧形壓條施加荷載，將試件劈裂直至破壞，測(cè)定其劈裂抗拉強(qiáng)度和破壞勁度模量。瀝青混合料采用最佳油石比成型標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試件，試驗(yàn)條件符合瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程 （JTJ0522000）的要求，劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)下表：表 9 瀝青混合料劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果（15）瀝青混合料類(lèi)型劈裂抗拉強(qiáng)度 RT(MPa)破壞拉伸應(yīng)變 T (*10-2)破壞勁度模量 ST(MPa)AC-20C 加纖維0.783.3354.5如上表所示，本次設(shè)計(jì)的瀝青混凝土級(jí)配類(lèi)型混合料的劈裂強(qiáng)度和勁度模量均較小，而破壞拉伸應(yīng)變較大。4.4 車(chē)轍試驗(yàn)車(chē)轍試驗(yàn)為了模擬瀝青路面在車(chē)輪的反復(fù)作用下產(chǎn)生

16、車(chē)轍的情況，在試驗(yàn)室采用一個(gè)小型車(chē)輪在瀝青混合料板塊試件上進(jìn)行往返行走試驗(yàn)，從而使板塊試件形成象實(shí)際瀝青路面那樣的轍槽，這種試驗(yàn)方法稱(chēng)為車(chē)轍試驗(yàn)。車(chē)轍試驗(yàn)是評(píng)價(jià)瀝青混合料抗車(chē)轍能力的較簡(jiǎn)單和有效的試驗(yàn)方法。該試驗(yàn)依據(jù)公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程 （JTJ052-2000）的要求并考慮到混合料均為粗粒式瀝青混合料將瀝青混合料成型為 300mm300mm60mm 的板式試件，在同一軌道上60溫度下，以輪壓為 0.7MPa 的實(shí)心橡膠輪作一定時(shí)間的反復(fù)碾壓，形成車(chē)槽，以轍槽深度（總變形量）RD 和動(dòng)穩(wěn)定度 DS（每產(chǎn)生 1mm 轍槽所需的碾壓次數(shù)）作為瀝青混合料的抗車(chē)轍能力的評(píng)價(jià)指標(biāo)。瀝青混合料

17、試件的動(dòng)穩(wěn)定度按下式計(jì)算： .（3）211212CCddNttDS式中：DS瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度，次/mm； d1對(duì)應(yīng)時(shí)間 t1 的變形量，mm； d2對(duì)應(yīng)時(shí)間 t2 的變形量，mm；精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè) C1試驗(yàn)機(jī)類(lèi)型修正系數(shù)； C2試件系數(shù)； N試驗(yàn)輪往返碾壓速度，通常為 42 次/min。瀝青混合料采用試驗(yàn)室確定的最佳油石比成型試件，在 60溫度下進(jìn)行車(chē)轍試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)下表：表 10 車(chē)轍試驗(yàn)結(jié)果瀝青混合料類(lèi)型動(dòng)穩(wěn)定度 DS(次/mm)總變形量 d2(mm)AC-20C 加纖維45732.460技術(shù)要求3000如上表所示，本次設(shè)計(jì)的瀝青混凝土級(jí)配類(lèi)型混合料的車(chē)轍

18、動(dòng)穩(wěn)定度滿(mǎn)足規(guī)范要求，總變形量也在合理范圍內(nèi)。4.5 滲水試驗(yàn)滲水試驗(yàn)在瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)階段進(jìn)行瀝青混合料的滲水試驗(yàn)是非常重要的。試驗(yàn)方法主要參照 T0730-2000，混合料試件即采用按輪碾法制作的車(chē)轍板。在試驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)仔細(xì)觀察滲水的情況正常情況下水應(yīng)通過(guò)混合料的內(nèi)部空隙從試件的反面及四周滲出，如果水是從底座與密封材料間滲出，說(shuō)明底座與試件密封不好，應(yīng)另采用干燥試件重新操作。對(duì) AC-20C 瀝青混合料的車(chē)轍板進(jìn)行滲水試驗(yàn)，結(jié)果表明試驗(yàn)時(shí)水面下降至一定程度后基本保持不動(dòng)(即只填充了儀器與試件之間的空隙)，說(shuō)明試件基本不透水，具有較好的不透水性。影響瀝青路面滲水性的原因，包括：瀝青用量、

19、集料級(jí)配(密實(shí)型和骨架型)和空隙率等。從根本上看，瀝青路面的滲水性與其空隙率有著直接關(guān)系，瀝青用量和集料級(jí)配是通過(guò)影響空隙率的大小來(lái)影響其滲水性的，是間接的影響因素。一般來(lái)說(shuō)：瀝青混合料的空隙率小于 4%時(shí)，基本上是不透水的；當(dāng)空隙率超過(guò)7%時(shí)，該結(jié)構(gòu)層屬于透水的。在施工中，也是通過(guò)控制空隙率的大小來(lái)改變?yōu)r青混合料的透水性的。最佳油石比下，本試驗(yàn)中混合料的空隙率控制在 4.0%左右，又由于纖維的添加必然對(duì)混合料內(nèi)部空隙產(chǎn)生分割堵塞作用，使聯(lián)通空隙大為減少。按照前面的觀點(diǎn)，屬于不透水的，與試驗(yàn)結(jié)果相符。4.6 試驗(yàn)小結(jié)試驗(yàn)小結(jié)現(xiàn)將瀝青混合料性能的試驗(yàn)結(jié)果和技術(shù)要求整理于下表：精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為

20、你奉上專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)表 12 中面層中面層實(shí)測(cè)試驗(yàn)結(jié)果和技術(shù)要求 瀝青混合料類(lèi)型指標(biāo)和試驗(yàn)結(jié)果AC-20C 加纖維規(guī)范要求試驗(yàn)方法最佳油石比(%)4.6空隙率(%)4.33.06.0T0708礦料間隙率（%）14.613T0708飽和度（%）70.46575T0708穩(wěn)定度（kN）13.58T0709流值（0.1mm）372050T0709浸水殘余穩(wěn)定度 MS0(%)85.785T0709水穩(wěn)性能凍融劈裂強(qiáng)度比 TSR(%)86.580T0729動(dòng)穩(wěn)定度 DS(次/mm)45733000車(chē)轍試驗(yàn)總變形量 d2(mm)2.460T0719劈裂抗拉強(qiáng)度 RT(MPa)0.78破壞拉伸應(yīng)變 T (

21、*10-2)3.33劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)破壞勁度模量 ST(MPa)54.5T0716滲水試驗(yàn)滲水系數(shù)（ml/min）不滲水100T0730試驗(yàn)結(jié)果分析：（1）銅黃高速公路(銅湯三標(biāo)) 中面層瀝青混凝土 AC-20C 加纖維目標(biāo)配合比確定的最佳油石比為 4.6。研究過(guò)程中采用的性能試驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)果表明，在最佳油石比條件下成型的瀝青混合料各項(xiàng)路用性能指標(biāo)均能較好的滿(mǎn)足 JTG F402004公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范的技術(shù)要求。（2）本報(bào)告供施工單位施工時(shí)參照使用，瀝青混合料的透水性及施工和易性應(yīng)通過(guò)鋪筑試驗(yàn)路做進(jìn)一步評(píng)價(jià)。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1 沈金安瀝青及瀝青混合料路用性能研究M北京：人民交通出版社，20012 沙慶林高速公路瀝青路面早期破壞現(xiàn)象及預(yù)防M北京：人民交通出版社，20013 William R.Vavrik，William J.Pine，Samuel H.Carpenter.Aggregate Blending for Asphalt Mix Desig