道路瀝青混合料

道路瀝青混合料第1頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四目錄1、瀝青混合料礦料級配理論2、瀝青混合料礦料級配設(shè)計方法第2頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四1、瀝青混合料礦料級配設(shè)計理論

瀝青混合料配合比設(shè)計，簡單的說就是確定粗集料、細集料、礦粉和瀝青結(jié)合料相互配合的比例，使之既能滿足相應(yīng)的性能要求又符合經(jīng)濟性的最佳方案。瀝青混合料的配合比設(shè)計包括礦質(zhì)混合料的級配設(shè)計和最佳瀝青含量的確定兩大部分。

瀝青混合料礦料級配是把各種不同粒徑的集料，按照一定的比例搭配起來，以達到較高的密實度或強度。第3頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四1、瀝青混合料礦料級配設(shè)計理論級配理論垛積理論：理論模型與實際情況存在較大的差異最大密度曲線理論：描述連續(xù)級配的粒徑分布逐級填充理論粒子干涉理論分形理論：隨著材料學(xué)的發(fā)展，將分形幾何理論應(yīng)用于路面材料礦料級配研究而出現(xiàn)的一種新方法，目前研究很少描述間斷、連續(xù)級配的粒徑分布第4頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四1、瀝青混合料礦料級配設(shè)計理論最大密度曲線理論最大密度曲線是W.B富勒(Fuller)通過試驗提出的一種理想曲線，認(rèn)為固體顆粒按粒度大小有規(guī)律的排列，粗細搭配，便可以達到密度最大、空隙最小的混合料。該理論認(rèn)為：“礦質(zhì)混合料的顆粒級配曲線愈接近拋物線，則其密度愈大”。第5頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四最大密度曲線泰勒修正公式第6頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四現(xiàn)有級配算法皆以最大密度曲線理論為基礎(chǔ)發(fā)展而來，只強調(diào)級配達到最大密實度，沒有考慮骨架結(jié)構(gòu)的形成與否，由此設(shè)計的級配也就難以形成骨架密實結(jié)構(gòu)。第7頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四逐級填充理論1、瀝青混合料礦料級配設(shè)計理論①

相同粒徑的顆粒排列時，空隙率與其粒徑的大小無關(guān)，僅與排列和填充方式有關(guān)；②

間斷填充比逐級填充得到的空隙率更小，故間斷級配較連續(xù)級配能形成更小的骨架間隙率，具有更加密實的骨架結(jié)構(gòu)；③

利用逐級填充理論設(shè)計集料級配，其骨架空隙率與填充方式和各級集料的填充比例相關(guān)。第8頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四然而，有些間斷級配混合料盡管理論上有許多優(yōu)點，但施工難度大，受級配和油石比的波動影響比較敏感，極易造成混合料不均勻，致使路面不是泛油就是透水，實際效果并不理想。第9頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四1、瀝青混合料礦料級配設(shè)計理論粒子干涉理論該理論認(rèn)為要達到最大密實度，前一級顆粒之間的空隙應(yīng)由次一級顆粒填充，剩余空隙再由更次一級顆粒填充，但填充的顆粒粒徑不得大于其間隙的距離，否則大小顆粒之間勢必發(fā)生干涉現(xiàn)象。第10頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四目錄1、瀝青混合料礦料級配理論2、瀝青混合料礦料級配設(shè)計方法第11頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四2、瀝青混合料礦料級配設(shè)計方法混合料類型密級配開級配半開級配公稱最大粒徑(mm)連續(xù)級配間斷級配間斷級配瀝青碎石瀝青混凝土瀝青穩(wěn)定碎石瀝青馬蹄脂碎石排水式瀝青磨耗層排水式瀝青碎石基層特粗式—ATB-40——ATPB-40—37.5粗粒式—ATB-30——ATPB-30—31.5AC-25ATB-25——ATPB-25—26.5中粒式AC-20—SMA-20——AM-2019.0AC-16—SMA-16ODFC-16—AM-1616.0細粒式AC-13—SMA-13ODFC-13—AM-1313.2AC-10—SMA-10ODFC-10—AM-109.5砂礫式AC-5————AM-54.75設(shè)計空隙率(%)3~53~63~4>18>186~12—HMA種類第12頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四2、瀝青混合料礦料級配設(shè)計方法懸浮—密實骨架—空隙密實—骨架代表種類：AC代表種類：AMOGFCATPB代表種類：SMA第13頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四2、瀝青混合料礦料級配設(shè)計方法（1）瀝青混凝土(AC)礦料級配設(shè)計方法

瀝青混凝土是按密級配原理設(shè)計組成的各種粒徑顆粒的礦料與瀝青結(jié)合料拌制而成、設(shè)計空隙率較小的密實式瀝青混凝土混合料。瀝青混凝土的礦料級配的確定方法主要有：數(shù)解法和圖解法。第14頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四2、瀝青混合料礦料級配設(shè)計方法數(shù)解法的原理：

設(shè)有幾種礦質(zhì)集料，欲配制某種一定級配要求的混合料。在決定各組成集料的混合料的比例時，先假定混合料中某種粒徑的顆粒是由某一種對該粒徑占優(yōu)勢的集料所組成，而其他各種集料不含這種粒徑。如此根據(jù)各個主要粒徑去試算各種集料的混合料中的大致比例。如果比例不合適，則稍微調(diào)整，這樣逐步漸進，最終達到符合混合料級配要求的各集料配合比例。第15頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四2、瀝青混合料礦料級配設(shè)計方法圖解法的步驟：第16頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四2、瀝青混合料礦料級配設(shè)計方法（2）瀝青馬蹄脂碎石(SMA)礦料級配設(shè)計方法

骨架密實結(jié)構(gòu)瀝青路面相對于傳統(tǒng)的瀝青路面而言，具有優(yōu)良的路用性能，可延緩或避免產(chǎn)生早期破壞，延長路面的使用壽命，然而以SMA為代表的骨架密實結(jié)構(gòu)瀝青混合料的集料級配在國際上至今尚無公認(rèn)的設(shè)計方法。國內(nèi)有學(xué)者以逐級填充理論和粒子干涉理論為設(shè)計依據(jù)，以貝雷法為設(shè)計和檢驗標(biāo)準(zhǔn)，以此形成多級嵌擠骨架密實結(jié)構(gòu)。第17頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四2、瀝青混合料礦料級配設(shè)計方法貝雷法是一種系統(tǒng)的級配組成方法，其主要思想是以形成的集料骨架作為混合料的承重主體，使設(shè)計的混合料能提供較高的抗車轍性能，同時通過調(diào)整粗細集料的比例，獲得合適的VMA（礦料間隙率），以保證設(shè)計混合料具有較好的耐久性。貝雷法主要思想：第18頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四2、瀝青混合料礦料級配設(shè)計方法貝雷法將集料分為粗、細兩部分進行級配的設(shè)計與評價，粗、細集料劃分是以集料最大公稱尺寸S的0.22倍所對應(yīng)的相近尺寸篩孔（稱為第一控制篩孔）孔徑CP作為劃分標(biāo)準(zhǔn)。對細集料級配的評價也同樣分為兩部分，對細集料的進一步劃分以CP的0.22倍作為分界點，稱為第二控制篩孔孔徑CS。貝雷法要求細集料的用量應(yīng)根據(jù)粗集料形成的空隙來決定，并依次推廣到更細一級的集料。第19頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四2、瀝青混合料礦料級配設(shè)計方法試驗步驟：根據(jù)逐級填充理論和粒子干涉理論，將較低一級粒徑為D1的集料以不同比例填充到粒徑為D0的集料中，建立填充比例與間隙率的關(guān)系曲線，并在關(guān)系曲線上選取最小間隙率對應(yīng)的集料比例作為不同粒徑間形成嵌擠密實結(jié)構(gòu)時的組成比例。第20頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四第21頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四以粒徑為D0和D1的集料形成的最密實嵌擠結(jié)構(gòu)為基準(zhǔn)，將下一級粒徑為D2的集料再以不同比例填充粒徑為D0和D1的集料形成的骨架間隙，測定并計算不同比例關(guān)系對應(yīng)的松方體積、密度及間隙率，建立填充比例與間隙率的關(guān)系曲線，以最小間隙率確定3級粒徑之間形成嵌擠密實結(jié)構(gòu)的最優(yōu)組成比例關(guān)系。第22頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四參考文獻[1]嚴(yán)家伋．道路建筑材料(第三版)[M]．人民交通出版社，1996[2]伍必慶，申愛琴．道路建筑材料[M]．人民交通出版社，2007[3]陳忠達，袁萬杰，鄭東啟．級配理論應(yīng)用研究[J]．重慶交通學(xué)院學(xué)報，2005,24(4):44~48[4]王立久，劉慧．礦料級配設(shè)計理論的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]．公路，2008(1):170~175[5]劉晏榮，曹夢醒，廖陳林．級配理論的應(yīng)用