沥青面层结构层厚度与公称最大粒径关系研究.docVIP

沥青面层结构层厚度与公称最大粒径关系研究 　　摘要：本文针对沥青结构层厚度与公称最大粒径的关系是影响沥青混合压实性能和耐久性的因素之一，从压实性能和路用性能两方面对沥青面层结构层厚度的合理比例进行了室内试验研究，研究结果表明，沥青面层结构层厚度与沥青混合料最大粒径的比例为2.5时，沥青路面具有优良的性能．　　关键词：沥青混合料：面层厚度；公称最大粒径；压实性能；路用性能　　各国对沥青面层结构层厚度规定有所不同，我的《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40－2004）中关于沥青面层厚度与公称最大粒径之间关系有如下的要求：对于热拌热铺密级配沥青混合料，沥青层一层的压实厚度不宜小于集料公称最大粒径的2.5~3.0倍。美国早期规范中规定结构层应不小于最大粒径的2倍；在Superpave1998年出版的施工指南中建议沥青面层结构层厚度宜大于或等于公称最大粒径的3倍，对混合料较粗的这个比例还要增加；澳大利亚沥青混合料手册中要求面层厚度宜为公称最大粒径的2.5倍；德国的沥青路面规范中(94版)中规定路面厚度与各混合料的公称最大粒径的3~5倍。和国外现行的相关规定相比，我们目前实际工程中所采用的路面厚度偏薄。而沥青路面厚度和混合料最大粒径匹配与否影响着势必影响道路沥青混合料的压实性能，而压实是沥青面层结构层施工中非常重要的一个环节。影响压实效果的因素有很多，如压实机械、碾压厚度等，在诸多的影响因素中沥青面层结构层厚度和最大粒径的关系不容忽视，两者的关系选择不当对压实是非常不利的，而压实不好就非常容易产生水损害、车辙现象。本文从压实角度及相关路用性能出发对沥青面层结构层厚度和最大粒径两者之间的关系进行深入研究，建立两者的合理关系，为沥青混合料类型提供选择依据。　　一、实验方案及试件制备　　（一）试验方案本文试验采用的级配为陕西黄岩高速公路施工中采用的AC-13型。根据定义可知，该级配最大粒径为16mm，公称最大粒径为13.2mm。试验时S（S定义为路面结构层厚度Ｈ与最大粒径dmax的比值，即S＝H/dma）与相应板厚的对应关系见表1。　表1S与板厚对照关系 ????????????????????????? 在相同条件下，按照表中不同的板厚成型板试件，测定不同S下的密度，研究不同板厚和压实性能的关系。并根据不同板厚下的密度，成型相应试件，通过车辙试验、残留稳定度试验、冻融劈裂试验和低温弯曲试验等进行路用性能分析，最终确定合理的S，以供路面结构层厚度设计时参考。　　（二）试件制备　　测定不同S下密度的试件采用轮碾法成型板。成型板试件时，均采用最佳沥青用量下的毛体积密度进行配料，并在相同的压实功、相同的拌和温度和相同的压实温度下成型试板。为了便于量测将成型好的试板切成面积大致相当的9小块，用于测定各自的密度，见图1。 ??????????????????????????????? 　　水稳性试件是采用不同板厚下的密度按马歇尔法成型，即为马歇尔试件图1切块实物图　　。低温和疲劳试件是由板试件按规定尺寸切割而成。　　二、原材料选用　　本文集料采用陕西蓝田安山岩，集料技术性能试验结果满足要求；矿粉由石灰岩研磨而成，其试验结果均满足要求；沥青为ESSO-90，进行各项常规指标测试，技术性能满足A级沥青技术要求。级配采用黄延高速公路沥青混合料的试验室配合比，如表2所示。 ????????????????? 　　　??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 表2面层级配　　三、面层厚度与粒径的关系对压实性能影响分析　　沥青混合料必须经过拌和、摊铺、碾压三个施工环节才能形成具有一定强度的结构，在这三个环节中碾压对混合料的强度起着至关重要的作用，因此需要对不同S下的压实性能进行分析。　　（一）试验结果　　不同S下，沥青混合料物理指标见表3。　　表3不同S下沥青混合料的物理指标 ????????????????????????????????? 　　（二）试验结果分析　　1、S与沥青混合料密度的关系　　众所周知，沥青混合料的密实程度直接影响到材料的强度，如抗压强度和抗拉强度。在相同的条件下，密实程度好的材料具有较高的强度，反之，强度则较低。由于沥青混合料是一种粘性极其显著的材料，一般说来，相同的压实温度、压实功、级配、沥青用量和压实速度，混合料的密实程度与压实厚度有着重要的关系，也即密实程度与S有着重要的关系。　　从图2中可以得出：（1）混合料毛体积密度随S的增加而增加，当S为3.0时密度达到最大值。S从3.0到3.5，毛体积密度随S的增加而具有减小的趋势。因此，可以认为