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《热拌沥青混合料配合比设计方法—马歇尔法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、非线性有限元作业院系：建设工程学部道路工程研究所专业：道路与铁道工程姓名：王志超学号：20911062导师：潘宝峰时间：2010年7月19日热拌沥青混合料配合比设计方法—马歇尔法王志超摘要：对马歇尔设计方法各项体积指标的取值进行了探讨,对热拌沥青混合料配合比设计进行了较详细的阐述。关键词：沥青;配合比;设计当前,沥青路面设计技术正面临着巨大的变革。由于交通量的剧增,轮胎气压和轴载的增加以及环境、材料等方面产生一些新的变化,许多满足现行规范的沥青路面仍发生了早期破坏。分析其原因,除施工工艺与质量控制方面
2、外,沥青混合料设计不当,或缺乏一个比较规范的混合料设计方法也是主要原因之一。马歇尔设计方法是沥青路面材料组成设计的一种最主要的方法。设计的基本思路是在设计级配与配合比下,以一定的击实功(一般为双面击实75次)在一定的温度下成型的标准马歇尔试件,其各项体积指标(空隙率、沥青饱和度、矿料间隙率)满足一定的要求。这种规定的体积指标要求值必须要能反映路用性能要求。因此,马歇尔设计方法指标的取值就显得尤为关键。《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)进一步完善了沥青混合料配合比设计方法,调整了马歇
3、尔试验配合比设计方法及设计指标、标准。1 马歇尔设计方法指标的合理取值1.1 空隙率对上、中、下面层均建议采用3%～5%的空隙率,室内试验空隙率最好控制在4%左右。空隙率大于4%太多的话,将担心以后路面实际空隙率太大,沥青易老化,抗疲劳能力不足,且水进入沥青混合料空隙内在行车荷载的泵吸作用下,沥青易从石料表面剥落,导致沥青混合料松散,继而出现车辙、坑洞。空隙率小于4%太多的话,将担心以后在重车荷载作用下,沥青混合料可能被压得过密,空隙率有可能小于3%,在高温条件下,沥青体积膨胀,石料颗粒充满自由沥青,
4、使整个混合料的内摩阻角减小,在重车荷载作用下,混合料承载能力明显不足,路面出现高温车辙,并且自由沥青被压挤到道路表面,使表面构造深度大大减小直至全部丧失。1.2沥青饱和度对表面层与中面层均建议采用65%～75%的空隙率。矿料间隙率适中时,沥青饱和度小于65%的时候,沥青混合料发生疲劳破坏的概率会大大增加,沥青饱和度大于65%后,沥青路面在设计使用年限内很少发生疲劳破坏,且沥青饱和度过小,沥青膜厚度太薄,沥青混合料的抗老化能力也会大大减弱。沥青饱和度大于75%的话,沥青混合料的抗剪强度减弱很快,尤其是在
5、高温与重载对沥青混合料的耦合作用下,沥青路面极易出现车辙现象。1.3沥青混合料矿料间隙率矿料间隙率主要是受级配和矿料颗粒棱角性的影响。沥青混合料矿料间隙率太大的话,若要达到4%空隙率的要求,势必饱和度太大,沥青将会发生析漏现象,沥青用量适中时空隙率又会太大,因此矿料间隙率太大的混合料其体积指标总是难以满足规范要求的,而且矿料间隙率太大的混合料是难以压实的混合料。矿料间隙率太小的话,要使空隙率维持在4%左右的话,沥青用量势必就会很小,沥青饱和度很小,这样的混合料易老化,且易发生疲劳破坏,若增加沥青用量而
6、使沥青饱和度达到要求,沥青用量达到一定值的话,此时沥青混合料的空隙率就会很小,空隙率很小的混合料,容易产生泛油现象,高温抗剪强度不足,且矿料间隙率太小的沥青混合料是不稳定的混合料,容易被压密,强度很弱。由公式VFA=（VMA-Va）/VMA（1）变形得到VMA=Va/（1-VFA）（2）假设我们要使得设计空隙率在4%左右,而沥青饱和度在65%～75%之间时,此时的矿料间隙率的范围是:4%/(1-65%)～4%/(1-75%)即11.5%～16.0%2目标配合比设计2.1 材料选取的矿料和沥青要有足够的
7、代表性,所选矿料应进行岩性分析和规范要求的各项技术指标的测定,特别是细集料要做砂当量试验、矿粉要做亲水系数等试验。2.2 矿料配合比计算:根据道路等级、结构层位选择适用的沥青混合料类型(一般设计文件已给定),按规范要求确定矿料级配范围,施工中常用的是试算法和图解法。2.3 确定沥青最佳用量我国现行规范规定,采用马歇尔试验确定沥青最佳用量。按规范中沥青用量范围或经验估计的沥青用量以0.3%～0.5%的间隔变化制备马歇尔试件不少于5组(每组不少于3个)试件进行马歇尔试验,测定稳定度(MS)、流值(FL)、
8、密度ρ,计算空隙率(VV)、饱和度(VFA)、矿料间隙率(VMA),分别绘制沥青用量同其测定值的关系曲线。从关系曲线取相应于密度最大值的沥青用量为a1;相应于稳定度最大值的沥青用量为a2;相应于规定空隙率范围的中值(或要求的目标空隙率)的沥青用量a3,取上述三者的平均值作为最佳沥青用量的初始值OAC1。求出各项指标均符合规范沥青混合料马歇尔试验技术指标的沥青用量范围OACmin—OACmax,取其中值为OAC2。按最佳沥青用量初始值OAC1,在各测定值关
