瀝青穩(wěn)定碎石混合料關(guān)鍵路用性能分析

為了評價瀝青穩(wěn)定碎石混合料的抗永久變形能力,通過對三軸受力模型進行分析、簡化,利用無側(cè)限抗壓強度試驗和劈裂強度試驗,對瀝青穩(wěn)定碎石混合料的力學(xué)性能和抗剪強度參數(shù)進行研究。結(jié)果表明:隨公稱最大粒徑、粗集料含量的增大,內(nèi)摩擦角增大,而粘聚力減小;提高結(jié)合料粘度可以明顯提高粘聚力,而對內(nèi)摩擦角影響不大;采用基于無側(cè)限抗壓強度試驗和劈裂強度試驗得到的抗剪強度參數(shù),可以用于瀝青穩(wěn)定碎石混合料設(shè)計。

瀝青穩(wěn)定碎石混合料的介紹 (2)

瀝青穩(wěn)定碎石混合料的介紹

首先對atb-25混合料的組成結(jié)構(gòu)進行了分析,提出了主骨架和亞骨架的分界線,提出了關(guān)鍵篩孔通過率,并用貝雷法對atb-25混合料的級配進行了分析研究,提出了atb-25級配貝雷法參數(shù)范圍;對大馬歇爾擊實法和旋轉(zhuǎn)壓實成型方法對atb-25混合料體積指標(biāo)的影響進行了研究,最終推薦使用大馬歇爾法進行atb-25混合料的設(shè)計。同時對atb-25和ac-25混合料的路用性能進行了對比分析。

采用應(yīng)力控制模式疲勞試驗,探討了泡沫瀝青穩(wěn)定碎石混合料疲勞特性及其影響因素,分析了泡沫瀝青、水泥和級配組成對該混合料疲勞特性的作用,比較了泡沫瀝青穩(wěn)定新集料混合料與泡沫瀝青再生混合料、熱拌瀝青穩(wěn)定碎石混合料的疲勞特性.結(jié)果表明:泡沫瀝青和水泥對泡沫瀝青穩(wěn)定碎石混合料的疲勞壽命有著顯著的影響;細(xì)級配組成有助于提高該類混合料的疲勞壽命;泡沫瀝青穩(wěn)定新集料混合料的疲勞壽命不低于泡沫瀝青再生混合料,但是略低于同級配類型熱拌瀝青穩(wěn)定碎石混合料的疲勞壽命.

為了分析和利用瀝青穩(wěn)定碎石混合料集料級配分形規(guī)律,基于分形幾何的基本理論,推導(dǎo)出瀝青穩(wěn)定碎石混合料集料的分形幾何模型;以atb-30為例,計算了集料級配分維值,并通過瀝青混合料體積參數(shù)的測試,研究了分形維數(shù)與體積參數(shù)的關(guān)系.結(jié)果表明:規(guī)范級配范圍對應(yīng)的atb-30分維值d范圍為2.4117～2.5744;分維值d與空隙率、礦料間隙率、瀝青飽和度、穩(wěn)定度等體積參數(shù)有很好的相關(guān)性.利用集料級配分形規(guī)律,可對具有不同分維值d的瀝青穩(wěn)定碎石混合料的體積參數(shù)進行預(yù)估,使混合料的配合比設(shè)計更具針對性.

借助劈裂強度試驗,探討了泡沫瀝青混合料強度增長規(guī)律及其影響因素、生產(chǎn)工藝條件對泡沫瀝青混合料強度的影響以及泡沫瀝青混合料的貯存特性.結(jié)果表明,級配相同的泡沫瀝青混合料其強度主要受養(yǎng)護時間、水泥用量和瀝青用量影響,與瀝青的發(fā)泡效果并沒有顯著關(guān)系;適當(dāng)提高集料溫度有助于增加泡沫瀝青混合料的強度;施工延遲時間將導(dǎo)致泡沫瀝青混合料的空隙率增加、強度降低.

針對大粒徑瀝青穩(wěn)定碎石基層,結(jié)合9種級配、3種瀝青的瀝青穩(wěn)定碎石混合料,通過大馬歇爾法、superpave旋轉(zhuǎn)壓實體積法、gtm法對大粒徑瀝青穩(wěn)定碎石混合料材料組成設(shè)計方法進行了系統(tǒng)的對比試驗研究;建立了3種混合料設(shè)計方法之間混合料體積及力學(xué)指標(biāo)的關(guān)系;在此基礎(chǔ)上給出了重載交通條件下大粒徑瀝青穩(wěn)定碎石混合料組成設(shè)計方法的建議。

本論文研究的目的是選定合理的瀝青穩(wěn)定碎石下面層的礦料級配。首先,結(jié)合我國現(xiàn)行瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范,并與國外級配相比較,選取4種級配,通過低溫彎曲試驗和低溫蠕變試驗級配來研究混合料的低溫性能。試驗表明,級配良好的瀝青穩(wěn)定碎石具有優(yōu)良的低溫抗裂性,能夠有效抑制和減少瀝青路面反射裂縫的產(chǎn)生。

評價泡沫瀝青混合料的結(jié)構(gòu)抗力,抗疲勞是一項重要指標(biāo).泡沫瀝青混合料的力學(xué)性能介于粒狀材料結(jié)構(gòu)和水泥穩(wěn)定結(jié)構(gòu)之間.泡沫瀝青混合料的疲勞特性低于熱拌瀝青混合料.泡沫瀝青混合料抗疲勞性能低于熱拌瀝青混合料或高質(zhì)量乳化瀝青混合料.

結(jié)合某高速公路排水基層試驗路,對瀝青穩(wěn)定碎石排水基層混合料設(shè)計進行了試驗研究。采用謝倫堡瀝青析漏試驗、肯塔堡飛散試驗確定瀝青碎石最初瀝青用量范圍,并進行水穩(wěn)定性、apa車轍和高溫性能試驗檢驗,最終確定瀝青穩(wěn)定碎石排水基層的最佳瀝青用量。

據(jù)統(tǒng)計,我國95%以上的高等級公路瀝青路面的基層為半剛性材料。由于它具有強度高、剛度大、整體承載力較高、能節(jié)約瀝青等特點,成為我國瀝青路面普遍采用的結(jié)構(gòu)形式。但是,半

在國內(nèi)外對瀝青穩(wěn)定碎石基層的研究基礎(chǔ)上,對瀝青穩(wěn)定碎石基層的防止反射裂縫的能力、永久變形能力和疲勞作了進一步的分析研究。

簡要介紹了瀝青穩(wěn)定碎石在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀,探討了瀝青穩(wěn)定碎石混合料的配合比設(shè)計,著重分析了atb-30的高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性與疲勞特性規(guī)律。

由于材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的差異,不同級配的瀝青穩(wěn)定碎石混合料的水穩(wěn)定性不盡相同。通過浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗,對不同瀝青和不同級配的瀝青穩(wěn)定碎石混合料的水穩(wěn)定性進行了系統(tǒng)的試驗研究。結(jié)合試驗數(shù)據(jù),討論了瀝青和級配對瀝青穩(wěn)定碎石混合料水穩(wěn)定性的影響。

結(jié)合某高速公路排水基層試驗路,對瀝青穩(wěn)定碎石排水基層混合料設(shè)計進行了試驗研究。采用謝倫堡瀝青析漏試驗、肯塔堡飛散試驗確定瀝青碎石最初瀝青用量范圍,并進行水穩(wěn)定性試驗、apa車轍試驗和高溫性能試驗的檢驗,最終確定瀝青穩(wěn)定碎石排水基層的最佳瀝青用量。

作為一種新型的路面基層材料,對水泥乳化瀝青穩(wěn)定碎石混合料干縮性能進行了系統(tǒng)的試驗研究。研究結(jié)果表明:隨著乳化瀝青的增加,混合料最大干縮應(yīng)變減小,隨著水泥劑量的減小,最大干縮應(yīng)變也有此規(guī)律;隨著水泥劑量的增加,平均干縮系數(shù)逐漸變大,而乳化瀝青劑量較小時平均干縮系數(shù)較大一些。與水泥乳化瀝青穩(wěn)定碎石混合料相比,水泥穩(wěn)定碎石的最大干縮應(yīng)變要大一些。

排水能力是開級配瀝青穩(wěn)定碎石(atpb)基層的主要設(shè)計目標(biāo),文章采用三種不同級配的atpb混合料測試其空隙率與滲透系數(shù),提出了滿足排水能力的級配設(shè)計級混合料指標(biāo)要求.通過控制4.75mm、2.36mm、0.075mm篩孔通過率及瀝青薄膜厚度,設(shè)計的混合料各項指標(biāo)滿足要求,排水能力大于其設(shè)計要求.

文章介紹了密級配瀝青穩(wěn)定碎石混合料atb-25的配合比設(shè)計和性能研究,與密級配瀝青混合料ac-25的性能進行了對比,并在京津高速公路工程中瀝青路面底面層采用了密級配瀝青穩(wěn)定碎石混合料atb-25,在生產(chǎn)和施工過程中,對密級配瀝青穩(wěn)定碎石混合料atb-25的生產(chǎn)和施工工藝進行了研究,為其工程應(yīng)用提供了依據(jù)。

半剛性基層材料存在不容忽視的缺陷和不足,因而瀝青碎石全厚式路面結(jié)構(gòu)將是發(fā)展的一個重要趨勢。簡要介紹了旋轉(zhuǎn)壓實剪切實驗機(gtm)的基本特點。敘述了gtm設(shè)計方法,包括原材料性質(zhì)及礦料級配的確定、試驗條件、最佳瀝青用量的確定。通過選定規(guī)范的3種級配,分別采用了具有代表性的gtm和大馬歇爾2種試驗方法,并對同一級配下由2種試驗方法得出的路用性能進行了比較,試驗證明gtm方法設(shè)計的瀝青混合料具有良好的路用性能。

研究了瀝青穩(wěn)定碎石的特點,采用gtm法確定瀝青穩(wěn)定碎石的配合比,分別系統(tǒng)對比分析了瀝青穩(wěn)定碎石的力學(xué)性能、高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性和抗疲勞性能。研究結(jié)果表明:提高瀝青用量和減小空隙率可有效提高瀝青穩(wěn)定碎石的低溫抗裂性能;推薦采用凍融劈裂試驗評價瀝青穩(wěn)定碎石的水穩(wěn)定性,瀝青穩(wěn)定碎石基層具有良好的抗高溫永久變形、疲勞性能和水穩(wěn)定性能。

瀝青混合料組成設(shè)計的總目標(biāo)是確定瀝青混合料的最佳組成,而瀝青用量對混合料的組成有非常重要的影響。在通過大馬歇爾試驗確定瀝青穩(wěn)定碎石基層混合料最佳瀝青用量時,穩(wěn)定度和流值可作為檢測檢驗數(shù)據(jù),密度、空隙率和飽和度等體積指標(biāo)則是主要的設(shè)計依據(jù)。