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      寒區(qū)高等級瀝青路面抗重載車轍骨架型混合料設(shè)計

      2016-04-12 02:48:05劉丹丹
      黑龍江交通科技 2016年1期
      關(guān)鍵詞:瀝青混合料車轍指標(biāo)

      劉丹丹

      (黑龍江省交通科學(xué)研究所,黑龍江 哈爾濱 150080)

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      寒區(qū)高等級瀝青路面抗重載車轍骨架型混合料設(shè)計

      劉丹丹

      (黑龍江省交通科學(xué)研究所,黑龍江 哈爾濱150080)

      摘要:針對目前高等級公路存在的車輛重載、超載運(yùn)輸現(xiàn)象,對傳統(tǒng)型瀝青混合料進(jìn)行級配優(yōu)化,總結(jié)出適用于我省經(jīng)濟(jì)、氣候條件的特殊路段瀝青路面抗重載車轍的設(shè)計方法。

      關(guān)鍵詞:骨架型;瀝青混合料;車轍;設(shè)計;指標(biāo)

      1試驗(yàn)方案

      試驗(yàn)進(jìn)行骨架型AC-20瀝青混合料瀝青混合料配合比設(shè)計,采用從粗集料、細(xì)集料分布以及粗細(xì)集料比例(即填充系數(shù))角度開展研究。通過粗、細(xì)集料設(shè)計確定最佳填充系數(shù)、最佳石油比,分析如何提高抗車轍能力。并在相同體積參數(shù)下,對骨架型AC-20和傳統(tǒng)AC-20型級配曲線進(jìn)行混合料路用性能對比試驗(yàn)。

      2骨架型AC-20瀝青混合料配合比設(shè)計

      2.1原材料

      黑龍江省氣候具有冬冷夏熱的特點(diǎn),夏季高溫也可達(dá)到35 ℃以上,地面溫度可達(dá)70 ℃,因此為了兼顧抗車轍能力,本研究混合料選擇瀝青標(biāo)號為90#;集料選用的是中性輝綠巖(SiO2含量60.2%);礦粉為吉林梨樹生產(chǎn)的含消石灰磨細(xì)礦粉。

      表1 集料的表觀密度

      表2 瀝青主要技術(shù)指標(biāo)

      粗集料:考慮到最大粒徑直接影響瀝青路面的離析程度,因此為了避免離析對材料性能的影響,本文確定粗骨架最大粒徑為26.5 mm,最大公稱粒徑為19 mm。嚴(yán)格來講,粗細(xì)集料的界限是相對的,一般而言,常以4.75 mm為分界點(diǎn)。本文選取了具有代表性的5種不同粒徑分布的骨架級配,其中2種為按一定泰波指數(shù)“n”配成的骨架,另外3種為級配嵌擠類骨架。具體級配見表3。

      表3 粗骨架級配表

      細(xì)集料:根據(jù)泰波曲線指數(shù)設(shè)計了3種細(xì)集料以指數(shù)編號,分別為0.65、0.5、0.35,另外以經(jīng)驗(yàn)擬訂的一種細(xì)集料級配,編號為“S”。4種細(xì)集料的詳細(xì)級配見表4。

      表4 細(xì)集料級配表

      雖然細(xì)集料類型為S的瀝青混合料的各方面性能較好,但由于其空隙率偏小,不能滿足規(guī)范對面層瀝青混合料空隙率的要求,因此,綜合考慮,細(xì)集料類型選為n=0.35。

      填充系數(shù)設(shè)計:根據(jù)前面確定的最佳粗集料骨架類型為2,最佳細(xì)集料類型為n=0.35,現(xiàn)變換不同的填充系數(shù)(表5),研究其對高溫永久變形及回彈模量的影響。對不同填充系數(shù)的瀝青混合料進(jìn)行了動力壓入試驗(yàn),以回彈模量及永久變形值對瀝青混合料的承載能力和抗車轍性能進(jìn)行了評價,

      表5 不同填充系數(shù)對應(yīng)混合料指標(biāo)值

      圖1 不同填充系數(shù)類型對應(yīng)混合料的指標(biāo)曲線圖

      由上圖可知,隨填充系數(shù)增大,對應(yīng)混合料各應(yīng)力下回彈模量逐漸增加,隨著填充系數(shù)類型變化,對應(yīng)混合料的永久變形終值達(dá)到最小值(1.7 mm)時,對應(yīng)的填充系數(shù)類型為0.9。最小與最大的永久變形值相差3.4 mm。在抗車轍的緊排骨架已形成的前提下,通過以偏細(xì)分布的細(xì)集料提高比表面積發(fā)揮瀝青膜對粘結(jié)力的貢獻(xiàn),還有利于提高瀝青混合料抗車轍的能力。

      3骨架型AC-20與傳統(tǒng)型AC-20瀝青混合料路用性能檢驗(yàn)

      所有混合料性能試驗(yàn)均是在完成最佳瀝青用量試驗(yàn)后,選取體積指標(biāo)相近的二組(骨架型和傳統(tǒng)型)配合比進(jìn)行。其中:骨架型AC-20型級配采用石油比4.3%,傳統(tǒng)型AC-20瀝青混合料級配采用石油比4.4%。車轍試驗(yàn)中除規(guī)定試驗(yàn)方法外,增加了60 ℃水浸24 h的條件,以利于觀察最不利情況下混合料性能的對比。

      表6 浸水馬歇爾試驗(yàn)

      由表7可知:骨架型AC-20型的殘留穩(wěn)定度及凍融劈裂強(qiáng)度比與傳統(tǒng)型AC-20型相比均有提高,試驗(yàn)證明骨架型AC-20型的抗凍損害能力遠(yuǎn)強(qiáng)于傳統(tǒng)型AC-20型,表現(xiàn)出更大的優(yōu)越性。

      表7 凍融劈裂試驗(yàn)

      表8 車轍試驗(yàn)結(jié)果

      表9 低溫小梁彎曲結(jié)果

      4結(jié)論

      (1)對傳統(tǒng)型AC-20混合料進(jìn)行級配優(yōu)化,突出骨架結(jié)構(gòu),使其在抗車轍、抗水損壞能力方面有較大提高,平衡了高、低溫綜合性能;

      (2)采用填充系數(shù)方法,在回彈模量及永久變形值二方面驗(yàn)證了骨架型級配的合理性、

      (3)本項目研究成果已在省內(nèi)多條高等級公路進(jìn)行工程驗(yàn)證,最長投入使用時間已超過三年,車轍易必特殊路段未發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重車轍,證明了骨架型AC-20混合料的可靠性。

      參考文獻(xiàn):

      [1]中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范(JTG D50-2006).

      [2]中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范(JTG F40-2004).

      [3]張厚記,劉松.超重載路段中面層抗車轍性能的研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報,2004,26(6).

      [4]陳祥義, 吳劍. 國外瀝青混合料抗車轍性能試驗(yàn)方法評價[J]. 中外公路, 2007,27(1):141-146.

      [5]李勝強(qiáng), 樊統(tǒng)江, 李光穎等. 高速公路特殊路段瀝青混合料高溫性能研究[J].石油瀝青,2009, 23(1):13-16.

      [6]黃曉明,張裕卿. 瀝青混合料高溫性能試驗(yàn)方法[J]. 公路交通科技,2008:1-12.

      [7]沈金安,李福普,陳景.高速公路瀝青路面早期損壞分析與防治對策[M].北京:人民交通出版社,2004:157.

      中圖分類號:U416.217

      文獻(xiàn)標(biāo)識碼:C

      文章編號:1008-3383(2016)01-0059-02

      基金項目:黑龍江省交通運(yùn)輸廳科技項目:高等級公路瀝青路面抵抗重載車轍損壞研究。

      作者簡介:劉丹丹(1986-),女,助理工程師,研究方向:路基、路面相關(guān)科研及施工管理。

      收稿日期:2015-12-11

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