沥青混合料组成设计的CAVF法

　公路　2001年12月　第12期　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　HIGHWAY　Dec12001　No112　　文章编号:0451-0712(2001)12-0017-04　　　　中图分类号:U4141750　　　　文献标识码:B

沥青混合料组成设计的CAVF法

张肖宁,王绍怀,吴旷怀,()

　　摘　要:,从材料组成体积方面入手,F,方法简便易行,,进一步探讨了该法用于Superpave粗级配的应用,并对CAVF。　　关键词:沥青混合料;组成设计;CAVF法

　　随着沥青路面技术进步,代表世界先进水平的研究成果Superpave沥青混合料组成设计方法不断得到改进。1998年1月,美国国家沥青中心(NCAT)发表了对于Superpave热拌沥青混合料(HMA)旋转压实方法的评价[1],指出了Superpave研究中应用旋转压实方法设计HMA矿质混合料级配、压实标准、空隙率计算等方面的不足。2001年2月,美国联邦公路局(FHWA)发表了Superpave沥

青混合料设计指南[2]

,指南吸取WesTrack试验路的经验教训,对Superpave执行过程中出现的偏差

收稿日期:2001-10-10

进行了大幅度的修正。

美国专家在对21世纪沥青技术进行预测时指出:未来,高质量集料的不足将成为很多地区的主要问题,由于高质量集料行将枯竭,更重要的将是为基层和沥青混合料选择适当的集料试验方法和级配。材料性能依赖于其所处小环境(湿度,冰冻和温度)的变化和荷载条件,必须采取与集料行为直接相关的试验方法。集料级配的缺陷(例如,断级配和过细的级配)也需要大大减少,这可借助于取消过于宽泛的技术标准,以及发展与结构行为有关的级配要求

挡土墙的作用。

(2)按虚拟重力挡墙考虑锚杆骨架梁护坡加固作用,该路堑边坡安全系数提高1215%～1417%,可见对边坡稳定性的改善作用显著。锚杆混凝土拱形骨架护坡设置截水槽防止坡面被冲刷,提高了坡面的完整性。因此,对岩体破碎的红砂岩路堑边坡,采用锚杆骨架梁护坡是行之有效的方法。

(3)采用有限元计算分析,结果表明,设计锚杆骨架护坡时,锚杆的深度不但应满足红砂岩风化影响,而且应满足锚杆受力要求,如该边坡的锚杆深度在5m左右就更为合理。参考文献:

[1]　欧阳仲春1现代土工加筋技术1北京:人民交通出版

图4　边坡剪应力等值线图

社,1991年1

图5　边坡加固后剪应力等值线图

—18—

　　　　　　　　　　　　　　公　　路　　　　　　　　　　　　　　　　2001年　第12期　

量、沥青胶浆性能、矿质混合料级配组成、集料特性等因素。目前仍广泛使用的马歇尔法和最近的Superpave法的宗旨是对于确定的矿质混合料级

予以实现。这些研究结果应用于沥青混合料设计中,

可提高获得高质量矿质混合物的成功率,简化并减少试验方法的影响,将获得更好的路面性能与耐久性[3]。

研究进展表明,沥青混合料的组成设计,特别是矿质混合料的级配组成设计,既是一个非常复杂的科学问题,同时也是一个极为重要的应用技术课题。

1配,通过接近于现场压实工艺和未来交通轴载的方法成型试件,以确定适宜的沥青用量。对于经验级配,现代交通轴载条件可能导致这些设计方法选择[8],也可能损伤、耐久性和。

同时,目前的沥青混合料组成设计方法还存在如下的不足,影响了工程领域沥青路面技术的发展:

(1)矿质混合料的级配组成依赖于经验,即使在Superpave设计方法中,控制点和限制区仅仅是一

=c80但毋容质疑,(沥青性能、用量和沥青胶浆的组成)。尽管美国联邦公路局将HMA划分为连续密级配沥青混合料、SMA和OGFC

等主要类型,但目前世界上使用的HMA材料种类繁多。以英国标准为例[5],目前仍列入规范的沥青玛碲脂、间断级配、连续级配、涂层碎石等HMA材料的级配组成比美国规范规定的级配范围更加宽泛。将沥青混合料划分为骨架—密实型、悬浮—密实型和骨架—空隙型的做法延续至今,但这种分类法并不能代替HMA的设计。

沥青路面工程使用的沥青混合料一般由沥青、碎石、砂、矿粉以及添加剂组成。由这些材料组成的沥青混合料必须满足的路面功能要求包括:(1)优秀的力学特性,包括疲劳抵抗能力、高温抗变形能力、低温抵抗开裂能力等;(2)足够的耐久性,主要是对于自然环境因素影响的抵抗能力,如老化、冻融、浸水等;(3)合理的结构适应性,在沥青路面结构中,不同层位对于沥青混合料具有完全不同的功能要求,不同特性的材料被应用于不同的结构层位;(4)优异的表面功能,包括平整性、抗滑能力、降噪防眩能力、排水特性、可辨识性[6]等;(5)适宜的工艺特性,主要指混合、运输、摊铺、碾压及维护等施工过程中的施工和易性。

现代交通对于路用沥青混合料的功能要求不仅表现为以上所述的多元性,也表现出功能要求之间的歧义性,正是这种多元性与歧义性使得沥青混合料的组成设计变得极为复杂。

迄今为止的沥青混合料组成设计方法均以保证高温稳定性作为设计的主要目标。美国公路发展战略研究计划(SHRP)已经证明沥青性能对于高温稳定性的贡献率仅为29%[7],其余贡献来自沥青用

[4]

种判定条件,不能成为设计方法;

(2)矿质混合料级配选择与沥青用量确定之间缺少必要的联系;

(3)对于如何充分发挥粗集料的嵌挤能力没有给出必要的说明。2　CAVF法

如前所述,沥青混合料的路用性能和力学特性依赖于集料的内摩阻力。可以把矿质混合料的内摩阻力分成3个等级:粗集料间的内摩阻力,粗集料与细集料间的内摩阻力,细集料间的内摩阻力。改善集料的颗粒形状,提高集料的棱角度有利于提高内摩阻力,而增加粗集料之间的嵌挤可能是最为重要的技术手段。

在沥青混合料的体积指标中,堆积状态粗集料间隙率VCADRC可以用来描述粗集料的嵌挤程度。

VCADRC=(1-

)×100Θtc

式中:Θ;Θ。sc为主骨料紧装密度tc为主骨料表观密度为了发挥粗集料作为主骨料的嵌挤能力,细集

料、矿粉、沥青和设计空隙率应该以不超过VCADRC的体积和用来填充主骨料紧密堆积的空隙率,将这样的设计方法称为主骨料空隙填充法(Course

[9]

AggregateVoidFillingmethod,记为CAVF法)。

CAVF法基于2个基本假定:(1)假定细集料的

颗粒不对粗骨料的嵌挤结构形成干涉;(2)细集料与沥青混合的胶浆也不对粗骨料的嵌挤结构形成干涉。根据实际使用的沥青混合料最大粒径情况和施工需要,可以预先选择连续的1～3档粗骨料作为主

　2001年　第12期　　　　　　　　　张肖宁等:沥青混合料组成设计的CAVF法骨架,主骨架粒径越单一均匀,得到的沥青层表面越均匀,构造深度越大。为避免细集料对主骨架的干涉,最好采用间断级配,以避免细集料颗粒干涉主骨料的骨架结构,造成主骨料空隙增大。

按照这样的体积关系,粗集料、细集料、矿粉以及沥青用量的质量百分率qc、qf、qp、qa,主骨架紧装空隙率及沥青混合料设计目标空隙率VCA、Vvs之间具有如下的组成关系:

(qc+qf+qp=100

—19—

性,其方法简便易行,适用面广,与现场的生产配合

比设计衔接紧密。自1991年提出这一方法的框架以来,先后在我国东北、华南等地区得以应用,在北京等地也铺筑了使用这一方法的试验路。这一方法在实践中不断得到完善,并陆续用于密断级配[10]、

[11][12]

SMA级配、OGFC级配含量(FAC级配,。为便于,本文中采用同种。粗骨料凭经验设计,细集料按泰波指数n=015设计。粗、细集料的级配组成见表1。

(2)测定粗、细集料的表观密度Θtc和Θtf为2172

33

沥青密度Θg cm,矿粉表观密度Θtp为2165g cm。a33

为1103g cm,粗骨料紧装密度Θsc为1161g cm,

100Θsc

(VCA-Vvs)=

tf

式中:Θ、sctf、tpΘ

矿粉的表观密度,。通常,材料密度和VCADRC可以通过试验测定得到,可以在qc、qf、qp、qa和Vvs等5个变量中预先确定3个变量的设计值,利用式(1)和式(2)计算得到其余2个变量的设计结果。为方便计,一般将粗、细集料质量百分率qc、qf作为未知变量进行设计。3　设计实例

CAVF法具有确定的矿质混合料设计的目的

测定得到粗骨料的紧装空隙率为4018%。取沥青用

量qa=5%,矿粉用量qp=6%,取设计空隙率为4%,代入式(1)和式(2),计算出粗集料用量qc=6919%,细集料用量qf=2411%。计算得到合成级配如表1的密断级配。

表1　集料的级配组成

通过下列筛孔(方孔筛 %mm)质量的百分率

19

1690

131240

9152

41750100

100

93

58

31

30

2136-8526

1118-7023

016-4016

013-2512

0115-108

01074-16

粗　集　料细　集　料密断级配MD-16

100

　　(3)对比试验。采用泰普克改性沥青和上述典型密断级配及规范AC-16 进行车辙及马歇尔对比

试验。主要试验结果如表2。试验结果表明,密断级

配的实测空隙率与设计空隙率相当接近,且具有比规范连续级配更好的高温稳定性。

表2　典型密断级配与规范级配的车辙及马歇尔试验结果

试验项目标准马歇尔试验

试件类型密断级配MD-16规范级配AC-16

空隙率 %

317312

稳定度 kN

1316011188

(011mm)流值

34123713(次 D.S. mm)

40753260

空隙率 %

车辙试验

60℃,017MPa

车辙总变形 mm

117216

密断级配MD-16规范级配AC-16

319316

4　CAVF法在Superpave设计中的应用

Superpave设计方法是一个完整的设计体系,

这一方法充分考虑了气候与交通荷载的影响,模拟现场施工条件,采用了与马歇尔方法完全不同的压

实手段与压实功成型试件,控制密度。当矿质混合料

级配相同时,不仅不同设计方法确定的油石比不同,混合料的体积特性也有较大变化,见表3。

另一方面,Superpave设计方法在确定矿质混

—20—

　　　　　　　　　　　　　　公　　路　　　　　　　　　　　　　　　　2001年　第12期　

称其为矿质混合料级配设计方法。

为了探索CAVF法是否适用于Superpave设计体系,采用玄武岩集料和机制砂进行了矿质混合料设计的尝试。显然,CAVF法适合于Superpave的粗级配设计,相应于Superpave设计方法采用旋转压实仪(SGC)按照75料的VCADC,设计VCAD08%。固定粉油比为空油石比分别为0%5按F法设计得到的级配

表3　Superpave-25级配沥青混合料设计结果

设计方法马歇尔法

Superpave

最佳油石比毛体积密度空隙率VMAVFAVCAmax

%412314

g cm[1**********]

%31833180

%

%

%42154118

[***********]

合料级配时,仅仅给出控制点和限制区,并将位于限

制区上方的级配称为“细级配(fine)”、将位于限制区下方的级配称为“粗级配(coarse)”来引导设计者选择级配。因此,在Superpave设计方法中,4中。

-25级配旋转压实试验结果

油石比 %

415510515

%qp

514610616

%c [1**********]3

%qf [1**********]1

%P4175 [1**********]7

(g 毛体积密度 cm3)

[**************]

空隙率 %

[1**********]0

%VMA [**************]

%VFA [1**********]6

%VCAmax

[1**********]9

　　由表4可见,无论设计沥青用量如何,VMA、VFA等体积指标均可满足设计要求,实测VCAmax小于设计VCADRC。3种沥青用量下空隙率均略大于设计空隙率,可以通过级配调整或沥青用量变化简单地达到设计空隙率要求。此例同时表明,按照Superpave方法设计沥青混合料并非一定导致沥青用量减少,矿质混合料级配不同时,最佳沥青用量将有较大的不同。因此,确定沥青用量不仅依赖于试件成型方法,还应该根据混合料的设计目的,考虑现场压实条件,结合路面长期使用性能的经验,通过矿质混合料级配设计予以确定。5　需要进一步研究的问题

图1　设计VCA与旋转压实次数关系

其次,如图2所示,由于一些不确定的原因,按照CAVF法设计的沥青混合料实测空隙率与设计空隙率之间存在一定差异,为提高矿质混合料集配设计的准确性,有必要提供合理的修正方法来弥补这一差异。

综上所述,CAVF法强调粗集料之间的嵌挤作用,方便实用,特别适合生产配合比配制,具有许多优点。但在推广应用这一方法时,还存在一些重要的技术问题,需要通过进一步的研究予以解决。

首先,沥青混合料中粗集料的排列状况肯定与粗集料的自然堆积状况不同,压实方式不同也将影响VCA的测定结果(参见表5、图1),确定一个适宜的VCA测定方法至关重要。

表5　不同方法测定的VCA结果

试验方法

%VCADRC %VCAmax

图2　设计空隙率与实测空隙率关系

捣实法

41173819

马歇尔击实100次

42134011

旋转压实75次

33113019

还有,尽管已经证明粉油比能够基本决定矿粉

沥青胶浆的路用性能(参见图3)[13],当沥青用量不同时,矿粉沥青胶浆体积在混合料中所占比例也将

　公路　2001年12月　第12期　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　HIGHWAY　Dec12001　No112　　文章编号:0451-0712(2001)12-0021-06　　　　中图分类号:U4161216　　　　文献标识码:B

JYM-聚氨酯弹性密封胶用于处理

水泥混凝土路面接缝

12

(1121101103)

　　摘　要:M-、施工方法。根据在交通部公路交通试验场水泥混凝土路面维,JYM

-聚氨酯弹性密封胶对延长路面寿命、提高路面质量有积极作用。　　关键词:水泥混凝土路面;填缝料;聚氨酯;嵌缝

1　工程概况

交通部公路交通试验场地处京东平原,毗邻京

收稿日期:2001-08-14

津塘高速公路,占地214km2,是交通部所属的国内

第一家可同时进行汽车工程、公路工程和交通工程

不同。此时,为了保证设计VCADRC不被干涉,细集料用量减少后,砂、矿粉和沥青组成的沥青砂胶性能必

然有所改变。有必要系统研究沥青砂胶性能与材料组成的关系,也需要研究沥青砂胶对于沥青混合料路用性能的相关性。

[2]　WestrackForensicTeamConsensusReport.

SuperpaveMixtureDesignGuide,20011

[3]　BYRONE.RUT.AsphaltTechnology.TRB,20001[4]　U.S.Dot,

NAPA.

Hma

PavementMix

Type

SelectionGuide.InformationSeries128,20011[5]　David.Whiteooak.壳牌沥青手册(中文版)1壳牌(大

中华)集团,19951

[6]　张肖宁1道路交通安全与沥青路面技术的进步1哈尔

滨建筑大学学报,1999(2)1

[7]　Canadian

19951

[8]　PrithviS.Kandhal.

图3　G3 sin∆(G3sin∆)为定值时的温度曲线

strategichighwayresearchprogram.

SuperpaveBinderSpecificationandTestMethods,

PrametureFailureofAsphalt

.NCAT,OverlaysFromStripping:CaseHistories20011

[9]　张肖宁等1按体积法设计沥青混合料1哈尔滨建筑大

此外,CAVF法是一种按体积设计的方法,需要发展按体积检验设计结果的技术与方法;CAVF法强

调粗集料的嵌挤作用,需要研究粗、细集料的临界尺寸;目前提出的沥青膜厚度计算方法略显粗糙,对于CAVF法,需要发展更加科学的沥青膜厚度计算模型;由于VMA指标已经得到广泛重视,也需要研究在控制VCA同时控制VMA指标的适宜方法。参考文献:

[1]　RajibB.malick.

EvaluationofSuperpaveGyratory

学学报,1995(2)1

[10]　吴旷怀,张肖宁等1单一粒径为主的密断级配沥青混

合料研究1哈尔滨建筑大学学报,1998(6)1

[11]　谭忆秋,张肖宁,郭祖辛1用体积法设计SMA混合

料的配合比1哈尔滨建筑大学学报,1999(3)1

[12]　吴旷怀,王绍怀1透水沥青面层材料设计新方法及应

用1哈尔滨建筑大学学报,1996(4)1

[13]　邹桂莲,张肖宁1应用DSR评价沥青胶浆的路用性

能研究1哈尔滨建筑大学学报,2001(3)1

CompactionofHotMixAsphalt.NCAT,19981

　公路　2001年12月　第12期　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　HIGHWAY　Dec12001　No112　　文章编号:0451-0712(2001)12-0017-04　　　　中图分类号:U4141750　　　　文献标识码:B

沥青混合料组成设计的CAVF法

张肖宁,王绍怀,吴旷怀,()

　　摘　要:,从材料组成体积方面入手,F,方法简便易行,,进一步探讨了该法用于Superpave粗级配的应用,并对CAVF。　　关键词:沥青混合料;组成设计;CAVF法

　　随着沥青路面技术进步,代表世界先进水平的研究成果Superpave沥青混合料组成设计方法不断得到改进。1998年1月,美国国家沥青中心(NCAT)发表了对于Superpave热拌沥青混合料(HMA)旋转压实方法的评价[1],指出了Superpave研究中应用旋转压实方法设计HMA矿质混合料级配、压实标准、空隙率计算等方面的不足。2001年2月,美国联邦公路局(FHWA)发表了Superpave沥

青混合料设计指南[2]

,指南吸取WesTrack试验路的经验教训,对Superpave执行过程中出现的偏差

收稿日期:2001-10-10

进行了大幅度的修正。

美国专家在对21世纪沥青技术进行预测时指出:未来,高质量集料的不足将成为很多地区的主要问题,由于高质量集料行将枯竭,更重要的将是为基层和沥青混合料选择适当的集料试验方法和级配。材料性能依赖于其所处小环境(湿度,冰冻和温度)的变化和荷载条件,必须采取与集料行为直接相关的试验方法。集料级配的缺陷(例如,断级配和过细的级配)也需要大大减少,这可借助于取消过于宽泛的技术标准,以及发展与结构行为有关的级配要求

挡土墙的作用。

(2)按虚拟重力挡墙考虑锚杆骨架梁护坡加固作用,该路堑边坡安全系数提高1215%～1417%,可见对边坡稳定性的改善作用显著。锚杆混凝土拱形骨架护坡设置截水槽防止坡面被冲刷,提高了坡面的完整性。因此,对岩体破碎的红砂岩路堑边坡,采用锚杆骨架梁护坡是行之有效的方法。

(3)采用有限元计算分析,结果表明,设计锚杆骨架护坡时,锚杆的深度不但应满足红砂岩风化影响,而且应满足锚杆受力要求,如该边坡的锚杆深度在5m左右就更为合理。参考文献:

[1]　欧阳仲春1现代土工加筋技术1北京:人民交通出版

图4　边坡剪应力等值线图

社,1991年1

图5　边坡加固后剪应力等值线图

—18—

　　　　　　　　　　　　　　公　　路　　　　　　　　　　　　　　　　2001年　第12期　

量、沥青胶浆性能、矿质混合料级配组成、集料特性等因素。目前仍广泛使用的马歇尔法和最近的Superpave法的宗旨是对于确定的矿质混合料级

予以实现。这些研究结果应用于沥青混合料设计中,

可提高获得高质量矿质混合物的成功率,简化并减少试验方法的影响,将获得更好的路面性能与耐久性[3]。

研究进展表明,沥青混合料的组成设计,特别是矿质混合料的级配组成设计,既是一个非常复杂的科学问题,同时也是一个极为重要的应用技术课题。

1配,通过接近于现场压实工艺和未来交通轴载的方法成型试件,以确定适宜的沥青用量。对于经验级配,现代交通轴载条件可能导致这些设计方法选择[8],也可能损伤、耐久性和。

同时,目前的沥青混合料组成设计方法还存在如下的不足,影响了工程领域沥青路面技术的发展:

(1)矿质混合料的级配组成依赖于经验,即使在Superpave设计方法中,控制点和限制区仅仅是一

=c80但毋容质疑,(沥青性能、用量和沥青胶浆的组成)。尽管美国联邦公路局将HMA划分为连续密级配沥青混合料、SMA和OGFC

等主要类型,但目前世界上使用的HMA材料种类繁多。以英国标准为例[5],目前仍列入规范的沥青玛碲脂、间断级配、连续级配、涂层碎石等HMA材料的级配组成比美国规范规定的级配范围更加宽泛。将沥青混合料划分为骨架—密实型、悬浮—密实型和骨架—空隙型的做法延续至今,但这种分类法并不能代替HMA的设计。

沥青路面工程使用的沥青混合料一般由沥青、碎石、砂、矿粉以及添加剂组成。由这些材料组成的沥青混合料必须满足的路面功能要求包括:(1)优秀的力学特性,包括疲劳抵抗能力、高温抗变形能力、低温抵抗开裂能力等;(2)足够的耐久性,主要是对于自然环境因素影响的抵抗能力,如老化、冻融、浸水等;(3)合理的结构适应性,在沥青路面结构中,不同层位对于沥青混合料具有完全不同的功能要求,不同特性的材料被应用于不同的结构层位;(4)优异的表面功能,包括平整性、抗滑能力、降噪防眩能力、排水特性、可辨识性[6]等;(5)适宜的工艺特性,主要指混合、运输、摊铺、碾压及维护等施工过程中的施工和易性。

现代交通对于路用沥青混合料的功能要求不仅表现为以上所述的多元性,也表现出功能要求之间的歧义性,正是这种多元性与歧义性使得沥青混合料的组成设计变得极为复杂。

迄今为止的沥青混合料组成设计方法均以保证高温稳定性作为设计的主要目标。美国公路发展战略研究计划(SHRP)已经证明沥青性能对于高温稳定性的贡献率仅为29%[7],其余贡献来自沥青用

[4]

种判定条件,不能成为设计方法;

(2)矿质混合料级配选择与沥青用量确定之间缺少必要的联系;

(3)对于如何充分发挥粗集料的嵌挤能力没有给出必要的说明。2　CAVF法

如前所述,沥青混合料的路用性能和力学特性依赖于集料的内摩阻力。可以把矿质混合料的内摩阻力分成3个等级:粗集料间的内摩阻力,粗集料与细集料间的内摩阻力,细集料间的内摩阻力。改善集料的颗粒形状,提高集料的棱角度有利于提高内摩阻力,而增加粗集料之间的嵌挤可能是最为重要的技术手段。

在沥青混合料的体积指标中,堆积状态粗集料间隙率VCADRC可以用来描述粗集料的嵌挤程度。

VCADRC=(1-

)×100Θtc

式中:Θ;Θ。sc为主骨料紧装密度tc为主骨料表观密度为了发挥粗集料作为主骨料的嵌挤能力,细集

料、矿粉、沥青和设计空隙率应该以不超过VCADRC的体积和用来填充主骨料紧密堆积的空隙率,将这样的设计方法称为主骨料空隙填充法(Course

[9]

AggregateVoidFillingmethod,记为CAVF法)。

CAVF法基于2个基本假定:(1)假定细集料的

颗粒不对粗骨料的嵌挤结构形成干涉;(2)细集料与沥青混合的胶浆也不对粗骨料的嵌挤结构形成干涉。根据实际使用的沥青混合料最大粒径情况和施工需要,可以预先选择连续的1～3档粗骨料作为主

　2001年　第12期　　　　　　　　　张肖宁等:沥青混合料组成设计的CAVF法骨架,主骨架粒径越单一均匀,得到的沥青层表面越均匀,构造深度越大。为避免细集料对主骨架的干涉,最好采用间断级配,以避免细集料颗粒干涉主骨料的骨架结构,造成主骨料空隙增大。

按照这样的体积关系,粗集料、细集料、矿粉以及沥青用量的质量百分率qc、qf、qp、qa,主骨架紧装空隙率及沥青混合料设计目标空隙率VCA、Vvs之间具有如下的组成关系:

(qc+qf+qp=100

—19—

性,其方法简便易行,适用面广,与现场的生产配合

比设计衔接紧密。自1991年提出这一方法的框架以来,先后在我国东北、华南等地区得以应用,在北京等地也铺筑了使用这一方法的试验路。这一方法在实践中不断得到完善,并陆续用于密断级配[10]、

[11][12]

SMA级配、OGFC级配含量(FAC级配,。为便于,本文中采用同种。粗骨料凭经验设计,细集料按泰波指数n=015设计。粗、细集料的级配组成见表1。

(2)测定粗、细集料的表观密度Θtc和Θtf为2172

33

沥青密度Θg cm,矿粉表观密度Θtp为2165g cm。a33

为1103g cm,粗骨料紧装密度Θsc为1161g cm,

100Θsc

(VCA-Vvs)=

tf

式中:Θ、sctf、tpΘ

矿粉的表观密度,。通常,材料密度和VCADRC可以通过试验测定得到,可以在qc、qf、qp、qa和Vvs等5个变量中预先确定3个变量的设计值,利用式(1)和式(2)计算得到其余2个变量的设计结果。为方便计,一般将粗、细集料质量百分率qc、qf作为未知变量进行设计。3　设计实例

CAVF法具有确定的矿质混合料设计的目的

测定得到粗骨料的紧装空隙率为4018%。取沥青用

量qa=5%,矿粉用量qp=6%,取设计空隙率为4%,代入式(1)和式(2),计算出粗集料用量qc=6919%,细集料用量qf=2411%。计算得到合成级配如表1的密断级配。

表1　集料的级配组成

通过下列筛孔(方孔筛 %mm)质量的百分率

19

1690

131240

9152

41750100

100

93

58

31

30

2136-8526

1118-7023

016-4016

013-2512

0115-108

01074-16

粗　集　料细　集　料密断级配MD-16

100

　　(3)对比试验。采用泰普克改性沥青和上述典型密断级配及规范AC-16 进行车辙及马歇尔对比

试验。主要试验结果如表2。试验结果表明,密断级

配的实测空隙率与设计空隙率相当接近,且具有比规范连续级配更好的高温稳定性。

表2　典型密断级配与规范级配的车辙及马歇尔试验结果

试验项目标准马歇尔试验

试件类型密断级配MD-16规范级配AC-16

空隙率 %

317312

稳定度 kN

1316011188

(011mm)流值

34123713(次 D.S. mm)

40753260

空隙率 %

车辙试验

60℃,017MPa

车辙总变形 mm

117216

密断级配MD-16规范级配AC-16

319316

4　CAVF法在Superpave设计中的应用

Superpave设计方法是一个完整的设计体系,

这一方法充分考虑了气候与交通荷载的影响,模拟现场施工条件,采用了与马歇尔方法完全不同的压

实手段与压实功成型试件,控制密度。当矿质混合料

级配相同时,不仅不同设计方法确定的油石比不同,混合料的体积特性也有较大变化,见表3。

另一方面,Superpave设计方法在确定矿质混

—20—

　　　　　　　　　　　　　　公　　路　　　　　　　　　　　　　　　　2001年　第12期　

称其为矿质混合料级配设计方法。

为了探索CAVF法是否适用于Superpave设计体系,采用玄武岩集料和机制砂进行了矿质混合料设计的尝试。显然,CAVF法适合于Superpave的粗级配设计,相应于Superpave设计方法采用旋转压实仪(SGC)按照75料的VCADC,设计VCAD08%。固定粉油比为空油石比分别为0%5按F法设计得到的级配

表3　Superpave-25级配沥青混合料设计结果

设计方法马歇尔法

Superpave

最佳油石比毛体积密度空隙率VMAVFAVCAmax

%412314

g cm[1**********]

%31833180

%

%

%42154118

[***********]

合料级配时,仅仅给出控制点和限制区,并将位于限

制区上方的级配称为“细级配(fine)”、将位于限制区下方的级配称为“粗级配(coarse)”来引导设计者选择级配。因此,在Superpave设计方法中,4中。

-25级配旋转压实试验结果

油石比 %

415510515

%qp

514610616

%c [1**********]3

%qf [1**********]1

%P4175 [1**********]7

(g 毛体积密度 cm3)

[**************]

空隙率 %

[1**********]0

%VMA [**************]

%VFA [1**********]6

%VCAmax

[1**********]9

　　由表4可见,无论设计沥青用量如何,VMA、VFA等体积指标均可满足设计要求,实测VCAmax小于设计VCADRC。3种沥青用量下空隙率均略大于设计空隙率,可以通过级配调整或沥青用量变化简单地达到设计空隙率要求。此例同时表明,按照Superpave方法设计沥青混合料并非一定导致沥青用量减少,矿质混合料级配不同时,最佳沥青用量将有较大的不同。因此,确定沥青用量不仅依赖于试件成型方法,还应该根据混合料的设计目的,考虑现场压实条件,结合路面长期使用性能的经验,通过矿质混合料级配设计予以确定。5　需要进一步研究的问题

图1　设计VCA与旋转压实次数关系

其次,如图2所示,由于一些不确定的原因,按照CAVF法设计的沥青混合料实测空隙率与设计空隙率之间存在一定差异,为提高矿质混合料集配设计的准确性,有必要提供合理的修正方法来弥补这一差异。

综上所述,CAVF法强调粗集料之间的嵌挤作用,方便实用,特别适合生产配合比配制,具有许多优点。但在推广应用这一方法时,还存在一些重要的技术问题,需要通过进一步的研究予以解决。

首先,沥青混合料中粗集料的排列状况肯定与粗集料的自然堆积状况不同,压实方式不同也将影响VCA的测定结果(参见表5、图1),确定一个适宜的VCA测定方法至关重要。

表5　不同方法测定的VCA结果

试验方法

%VCADRC %VCAmax

图2　设计空隙率与实测空隙率关系

捣实法

41173819

马歇尔击实100次

42134011

旋转压实75次

33113019

还有,尽管已经证明粉油比能够基本决定矿粉

沥青胶浆的路用性能(参见图3)[13],当沥青用量不同时,矿粉沥青胶浆体积在混合料中所占比例也将

　公路　2001年12月　第12期　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　HIGHWAY　Dec12001　No112　　文章编号:0451-0712(2001)12-0021-06　　　　中图分类号:U4161216　　　　文献标识码:B

JYM-聚氨酯弹性密封胶用于处理

水泥混凝土路面接缝

12

(1121101103)

　　摘　要:M-、施工方法。根据在交通部公路交通试验场水泥混凝土路面维,JYM

-聚氨酯弹性密封胶对延长路面寿命、提高路面质量有积极作用。　　关键词:水泥混凝土路面;填缝料;聚氨酯;嵌缝

1　工程概况

交通部公路交通试验场地处京东平原,毗邻京

收稿日期:2001-08-14

津塘高速公路,占地214km2,是交通部所属的国内

第一家可同时进行汽车工程、公路工程和交通工程

不同。此时,为了保证设计VCADRC不被干涉,细集料用量减少后,砂、矿粉和沥青组成的沥青砂胶性能必

然有所改变。有必要系统研究沥青砂胶性能与材料组成的关系,也需要研究沥青砂胶对于沥青混合料路用性能的相关性。

[2]　WestrackForensicTeamConsensusReport.

SuperpaveMixtureDesignGuide,20011

[3]　BYRONE.RUT.AsphaltTechnology.TRB,20001[4]　U.S.Dot,

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Hma

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Type

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[6]　张肖宁1道路交通安全与沥青路面技术的进步1哈尔

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[7]　Canadian

19951

[8]　PrithviS.Kandhal.

图3　G3 sin∆(G3sin∆)为定值时的温度曲线

strategichighwayresearchprogram.

SuperpaveBinderSpecificationandTestMethods,

PrametureFailureofAsphalt

.NCAT,OverlaysFromStripping:CaseHistories20011

[9]　张肖宁等1按体积法设计沥青混合料1哈尔滨建筑大

此外,CAVF法是一种按体积设计的方法,需要发展按体积检验设计结果的技术与方法;CAVF法强

调粗集料的嵌挤作用,需要研究粗、细集料的临界尺寸;目前提出的沥青膜厚度计算方法略显粗糙,对于CAVF法,需要发展更加科学的沥青膜厚度计算模型;由于VMA指标已经得到广泛重视,也需要研究在控制VCA同时控制VMA指标的适宜方法。参考文献:

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[12]　吴旷怀,王绍怀1透水沥青面层材料设计新方法及应

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[13]　邹桂莲,张肖宁1应用DSR评价沥青胶浆的路用性

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