大空隙沥青路面（精选3篇）
大空隙沥青路面 篇1
目前由于高等级公路的修建和监理制度的兴起, 因此对路面工程的检测、试验更加严格。比如:当已建沥青混凝土路面完工后, 监理工程师均要求对其进行各种检验, 其中包括钻取岩芯来测定路面的厚度、压实度、空隙率、混合料级配及沥青用量。目的是用来评价工程质量和确定对该工程的支付与否。一旦有的检验结果不符合要求, 就会带来一系列的问题。路面空隙率在工程质量评定中是一个很重要的项目, 它与实际压实度、理论密度有着密切的关系, 另外沥青用量对其他有直接的影响, 所以在确定沥青混凝土路面空隙率时, 应综合分析空隙率变化的诸多因素, 以便确定比较接近实际情况的空隙率大小。
1 问题的提出
由此式可见, 若各种矿料的配合比不变, 各种矿料的相对密度不变, 而沥青用量变化时所得出的理论密度是一个变量。然而在沥青混合料生产过程中, 所用的各种矿料来源是固定的, 只有沥青用量在规定的范围内有所改变, 因此沥青用量的变化, 带来了该种沥青混合料理论密度的变化, 以致使其空隙率也产生变化。
另外, 在马歇尔试验中, 一旦确定了沥青混合料的用油量, 则通常选取相应的混合料理论密度用以控制计算空隙率的大小, 所以只采取一个标准的理论密度, 来确定变化的 (相对的) 沥青用量。
2 工程实例分析
2.1 实测结果
某高速公路表面层的级配沥青用量、空隙率情况见表1。监理工程师批准指定的沥青混合料空隙率、沥青用量的允许偏差分别为±0.5%与0.3%。表面层所用矿料为玄武岩、本地区的石屑。有关配合比与各种矿料的相对密度见表2。
由表1、2中的数据可计算出, 当沥青用量为5.3%时的沥青混合料理论密度即:
鉴于沥青路面技术规范对施工时沥青混合料的沥青用量均有一个允许值误差范围, 即在规定的允许误差之内所有测定数据都符合工程质量要求, 那么沥青用量虽然在允许误差之内, 但是它的沥青用量不同时期相对理论密度也不尽一样。当沥青用量变化10%的情况下, 理论密度就产生4‰的变动。允许误差范围的上限与下限均与中值产生12‰变化, 其变化过程是直线关系。
2.2 实测结果分析
某高速公路表面层钻取样芯采用的是西德路面钻孔机, 钻取的试件直径为100mm, 样芯取出之后将其放置室内干燥处2-3天, 然后用切割机将表面层分离后进行密度测定, 密度测定选用的是饱和面干法。
上述情况说明若沥青用量在允许偏差0.3%之内, 无论采用标准理论密度或实测的沥青用量而反算的理论密度, 其空隙率计算结果差别不是很大, 如果沥青用量超过允许偏差0.3%时, 其结果又是怎么样呢?该组件用自动马氏击实仪成型, 经脱模冷却再进行密度与空隙率测定, 其材料配比均按某高速公路表面层不变。
结束语
沥青混凝土路面空隙率是路面工程质量评定时的重要物理指标, 因此须将影响空隙率变化的诸多因素理清。上述有关沥青用量对理论密度的影响, 理论密度与空隙率的关系表明了三方面的问题:
a.当沥青用量的测定结果在规范要求的±0.3%时, 且空隙率的允许误差为0.5, 采用标准理论密度是可行的。
b.若沥青用量的测定结果超出±0.3%时, 应采用不同的理论密度来进行空隙率计算。
c.无论规范对沥青用量和空隙率的允许误差的范围要求有多大, 采用不同沥青用量的理论密度计算空隙率, 亦为可靠。
参考文献
[1]杨黎霞.高等级沥青路面施工质量的控制和监督[J].科技创业月刊, 2008, 11.
[2]汪伟.浅谈影响沥青路面平整度的原因[J].山西建筑, 2009, 31.
[3]吕朝辉.浅议高速公路沥青面层施工质量控制技术的关键问题[J].科技风, 2009, 4.
大空隙沥青路面 篇2
OGFC作为路面的表层材料,往往表面构造深度大,粗集料外露,孔隙中经常充满了水,在交通荷载的反复作用下,若沥青用量过少,则会因为集料与沥青的粘结力不足而影响路面的耐久性。若混合料沥青用量过多,容易产生析漏、高温车辙、泛油等病害,影响路面的高温稳定性。在沥青路面设计中,空隙率和沥青用量是非常重要的两大指标。因此采取合理的方法来确定沥青用量是大空隙防滑降噪沥青混合料的关键。目前,最佳沥青用量的确定方法有很多种,我国最常用的方法是马歇尔试验方法。
本文以长沙S103(浏阳段)1 km防滑降噪沥青路面试验段实体工程为依托,通过室内试验,利用飞散、析漏试验和马歇尔试验来确定最佳沥青用量,对促进防滑降噪沥青路面在南方地区推广以及对于OGFC沥青路面耐久性不足和空隙闭塞等问题的后续研究具有非常重要的意义。
2 材料及级配设计
2.1 主要材料及技术性质
1)沥青。
本试验采用沥青为中国石化东海牌高粘改性沥青,对该沥青进行了针入度、软化点、延度三项试验,结果见表1。
2)集料。
集料采用江西与浏阳交界处的石料厂提供的0 mm~2.36 mm,2.36 mm~4.75 mm,4.75 mm~9.5 mm,9.5 mm~13.2 mm四档辉绿岩集料,四种规格集料的技术性质见表2。
2.2 级配设计
初拟目标级配见表3。
3 初始沥青用量预估
根据集料表面积和沥青膜厚度确定初拟目标级配的初始沥青用量,通常情况下,OGFC的沥青膜厚度h宜为14μm。
其中,A为集料总的表面积;ai为筛孔对应计算系数;Pb为预估沥青用量。OGFC集料比表面积计算参数见表4。
根据表4计算参数及式(1),式(2)可得OGFC混合料设计级配预估沥青用量为4.98%。
4 肯塔堡飞散试验、谢伦堡析漏试验确定沥青用量
肯塔堡飞散试验用以确定在交通荷载作用下,路面集料不至脱落而散失的最少沥青用量。谢伦堡析漏试验用来确定沥青结合料在高温状态下从沥青混合料中析出多余的自由沥青数量,从而确定最大的沥青使用量。谢伦堡析漏试验与肯塔堡飞散试验相结合可以得出一个合理的沥青用量范围。原则上以析漏损失—沥青用量关系曲线上对应于拐点处的沥青用量(即最大沥青用量)作为排水性沥青混合料的最佳沥青用量,然后通过性能试验进行检验。
试验路段沥青胶结料为东海牌高粘沥青,目标级配初试油石比为5.0%,故选择4.0%,4.5%,5.0%,5.5%,6.0%五组油石比对混合料进行飞散、析漏(烧杯法)试验,结果见表5,飞散、析漏损失与油石比关系曲线见图1。
%
由图1可知,沥青的析漏量随着沥青用量的增大而逐渐增大,当超过某临界点时,沥青的析漏损失突然增大,表明该拐点处所设计的混合料自由沥青含量明显增加,析漏损失曲线的拐点处相应的沥青用量为5.2%,对应析漏量上限0.3%的沥青用量为4.67%。
《公路工程沥青路面施工技术规范》规定析漏损失的平均值应小于0.3%,由图1可知,若析漏损失要小于0.3%,则油石比要小于4.6%,那么其对应的飞散损失将会增加,结合以往工程的经验,该油石比不利于混合料的耐久性能。并且一些学者通过试验研究也提出现行的规范要求析漏损失小于0.3%是不合理的,排水沥青混合料的析漏损失控制标准应小于0.8%。经过室内试验验证,为防止析漏损失过大,导致路面出现泛油,析漏损失控制指标要求小于0.5%。
5 沥青用量马歇尔试验验证
马歇尔试验是国内常用的一种确定密级配沥青混合料最佳油石比的试验方法,但是密级配沥青混合料与排水性大空隙沥青混合料在级配组成上差别较大,所以不能直接根据马歇尔试验来确定排水性大空隙沥青混合料的最佳沥青用量。在本试验过程中,将马歇尔试验结果作为确定最佳沥青用量的一个参考。马歇尔试验结果见表6,根据表6绘出毛体积密度、空隙率、饱和度、稳定度与油石比的关系图,见图2。
由图2可知,综合考虑马歇尔稳定度、空隙率、饱和度以及毛体积密度与油石比的关系,满足要求的沥青油石比范围为4.5%~5.5%。由表5和表6可知取飞散、析漏损失及马歇尔稳定度共同范围的沥青油石比为4.7%~5.3%。为了增强沥青与集料之间的粘附力,尽可能趋近沥青用量范围的上限来确定最佳沥青用量。因此初定最佳油石比为5.0%,所对应的最佳沥青用量为4.8%。
6 结语
试验根据空隙率与2.36 mm筛孔通过率的关系确定了初拟目标级配,结合谢伦堡析漏试验、肯塔堡飞散和马歇尔试验确定最佳沥青用量为4.8%,并且提出析漏损失控制指标要求小于0.5%的标准。
参考文献
[1]JTJ F40—2004,公路沥青路面施工技术规范[S].
[2]杨军,郭勇,尹朝恩,等.排水性沥青混合料析漏损失控制标准[J].交通运输工程学报,2007(5):33-36.
[3]王晓磊,肖维.沥青混合料最佳油石比确定方法试验研究[J].中南公路工程,2007,32(1):74-77.
大空隙沥青路面 篇3
关键词：大孔隙排水混合料,空隙,影响因素,路用性能
1 前言
大空隙排水路面具有高温稳定性好, 抗车辙能力强, 在雨天有很好的抗滑性能及良好的排水能力, 还使雨天路面减少了很多的水雾现象, 并且具有噪音低的特点。欧洲国家从20世纪60年代以来, 研究开发了一种空隙率高达20%-25%而厚度一般为40-50mm的磨耗层。美国在上世纪70年代研究开发了开级配抗滑磨耗层, 取代过去的表面处治, 如封层、碎石封层面等路面。一般空隙达到15%, 而其铺筑厚度也仅19-25mm, 只提供良好的抗滑性, 并不具备充分的排水功能。日本在20世纪90年代开始排水性路面的研究, 并且其发展速度非常迅速。我国根据规范要求其空隙率为18%-25%, 对于排水路面的特性, 空隙率应较大为好, 以防止堵塞, 并且能满足路用性能, 因此对于空隙率的控制尤为关键, 本文主要根据不同级配控制粗、细、粉料以及沥青膜厚度进行调整, 对影响空隙以及路用性能较大的因素进行分析。
2 排水路面设计影响空隙的因素
近年来, 美国的排水路面级配有级配变粗、空隙率增大的趋势, 在级配上, 优先使用最大公称粒径12.5mm、16mm的集料, 设计空隙率也比过去有所增大, 以减少空隙堵塞而使路表面排水功能降低。因此本次研究采用OGFC-16进行较大空隙结构的实验, 其空隙率控制在20-30%。
2.1 原材料
原材料采用改性沥青, 粗细集料采用灰长岩, 填料为石灰岩矿粉, 并且其各项指标均符合规范要求。
2.2 骨架结构空隙
大体上可将不同粒径的石料分成三部分, 即粗骨料, 中等集料和粉细料。在混合料中, 其对应的作用大致上可概括为, 粗大骨料形成骨架结构和总孔隙;中等集料填充在粗大骨料之间, 填充部分空隙 (这里存在颗粒的干涉现象) , 增加整体骨架的接触点和接触面积, 由于增加了的接触点和接触面, 能够为将来胶结料填充后增加整体材料的柔性起到积极作用;粉细料和沥青拌和后作为黏结材料, 分散在整个混合料内, 填充空隙、增加胶结并提高柔性和低温性能。
对于粗骨料与中等骨料之间形成的关系可以根据对粗集料不同比例进行掺配后测其捣实密度计算其总空隙的影响, 其公式如下:
ρ—掺配后粗集料捣实密度 (t/m3)
ρa—粗集料毛体积密度 (t/m3)
上表可以看出, 采用粗集料10-20mm和5-10mm的用量比例在较大范围内调整, 其总空隙率在41.6%-43.36%, 对总空隙率的影响较小。
2.3 各种级配对空隙率的影响
通过改变级配的方法参照规范的级配范围确定以下几组级配进行分析, 各筛孔通过率见表3:
以上级配1-3号为小于2.36mm的级配为规范中值, 改变粗集料的级配;级配4-6号为小于2.36mm的级配为规范下限, 改变粗集料的级配;而级配7-9号则选用粗集料不变用矿粉代替细集料, 其填料含量分别为8%、10%、12%。各级配的实验结果见表4
对于排水路面混合料的设计, 交通部公路研究所与东南大学经研究的经验公式, 通过控制关键筛孔集料的通过率, 达到控制最终混合料的空隙率。公式如下:
VV=0.2611+0.0008*P13.2-0.0075*P2.36-0.0022*P△
式中:VV—设计空隙率, %;
P13.2—13.2mm筛孔通过率百分率, %;
P2.36—2.36mm筛孔通过率百分率, %;
P△—4.75mm筛孔通过百分率与2.36mm筛孔通过百分率之差, %。
根据经验公式计算空隙率与实际空隙率相差0.1%-4.6%左右。从编号1-6级配的空隙率结果可以看出, 当小于2.36mm的通过率不变, 改变粗集料的通过率时, 甚至超出规范范围, 空隙率变化较小, 也因此证明了粗集料只形成的整体空隙结构, 其含量变化对空隙率影响较小, 空隙率的变化为0.8%-1.6%。粉、细集料对整体骨架结构空隙进行填充, 因此其影响较大, 在改变小于2.36mm的通过率, 粗集料级配不变的情况下, 其空隙率的变化为7.2%-7.7%。
各级配的2.36mm的通过率变化区间为8.7%-16.6%, 当通过率变化为7.5%时, 其空隙率变化为6%;当2.36通过率变化为2%时, 空隙率变化为3%, 因此在2.36mm通过率对空隙率有较大影响。
通过7-9级配的结果中, 单独采用矿粉可以填充和粘结粗集料骨架间的空隙, 每2%的矿粉填充3%左右的空隙。
2.4 各种级配对路用性能的影响
对于大孔隙混合料的路用性能指标实验结果, 见表5:
根据实验结果, 其级配1号2号和9号能够满足规范肯塔堡飞散损失不大于20%的要求, 其他均不满足要求, 稳定度均能满足规范要求大于等于3.5k N, 在空隙较大粘结较差的情况下其稳定度仍然可以满足要求, 由此可见稳定度不作为判定最佳大孔隙排水路面混合料的指标。
粗集料的级配组成虽然对空隙率影响较小, 但由于较小的集料会提供较多的粘结点和面, 因此肯塔堡飞散实验中显示骨料级配越粗粘结性越差。在空隙率25%左右时其肯塔堡飞散损失实验接近规范要求, 因此在设计排水路面沥青混凝土路面时应符合规范要求, 空隙率应控制在25%以下。
2.5 油膜厚度对空隙率的影响
根据满足规范要求的1号和2号使用不同沥青含量进行确定最佳沥青含量实验, 实验结果见表6。
在实验中有膜厚度变化范围8.6-12.7μm, 其空隙率的变化只有0.1%-2.3%, 对于空隙率的影响较小。
根据肯塔堡飞散损失实验和析漏损失实验分别用来确定混合料的最小沥青含量和最大沥青含量, 最佳的沥青含量确定见图4、5:
因此级配1和级配2的最佳沥青含量分别为3.7%和3.4%。
3 结语
大孔隙排水路面沥青混合料中粗集料的级配组成和形成的矿料间的总空隙变化较小, 其影响变化在0%-1.7%左右。
根据调整各级配的实验结果表明, 2.36mm作为关键控制筛孔2%的通过率对空隙率的影响3%左右, 矿粉的含量在2%对其空隙率的影响3%左右, 而大于2.36的粗集料对空隙的影响较小, 但对路用性能有很大的影响。可以参考经验计算孔隙率的方法确定最初空隙并进行调整。在混合料设计时空隙率应满足规范不大于25%的要求。稳定度可以不作为判定最佳大孔隙排水路面混合料的指标。
有膜厚度对空隙的影响较小, 其变化范围在0.1%-2.3%, 大孔隙排水路面混合料采用肯塔堡飞散实验和析漏损失实验确定最佳的沥青含量。
参考文献
[1]JTG F4O一2O04, 公路沥青路面施工技术规范[S].
[2]JTG F42-2005, 公路工程集料试验规范[S].