骨架密实结构沥青混合料的设计方法研究

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1、骨架密实结构沥青混合料的设计方法研究江涛况小根（江西赣粤高速公路股份有限公司，江西南昌330025）摘要：通过对骨架密实结构的分析，采用马歇尔试验和车辙试验验证了贝雷法CA值和粗集料骨架嵌挤作用的对应关系，给出了粗集料骨架嵌挤作用最佳时的CA值的取值。提出了一种设计骨架密实结构沥青混合料的设计方法。并成功地铺筑了试验路，试验路路面外观平整、均匀、粗糙，没有发现任何离析现象。关键词：骨架密实结构；沥青混合料；贝雷法；CA值；试验路近年来，对沥青路面性能改善过程中，把沥青改性作为提高路面材料性能的重要措施，相应地，各地对沥青改性的应用与

2、研究较多。作为沥青混合料的主要组成材料——集料，显然对沥青混合料性能具有重要的影响，但由于现行规范范围的约束，在一定料源条件下，集料的级配总体上没有大的变化，即在公路建设中起主导作用的沥青混合料类型仍然是沥青混凝土（AC），而且，实际工程对级配曲线的选择往往是接近规范级配范围的中值，既使进行调整，也仅仅做小幅度的微调，这显然对沥青混合料路面的车辙破坏问题不能予以解决。探讨集料的级配类型对沥青混合料性能的影响程度，提出更为合理的级配及相应沥青混合料的设计方法，会对沥青路面使用寿命的提高具有重要的意义。对此，本文试图通过对骨架密实结构沥

3、青混合料的研究，分析骨架密实结构类型级配对沥青混合料性能的影响，并通过试验路的铺筑，检验所设计骨架密实结构沥青混合料的工艺性及铺筑效果。1、骨架密实结构沥青混合料分析从理论上分析，沥青混合料的组成形态有三种典型结构：①悬浮密实结构；②骨架空隙结构；③骨架密实结构。其中骨架密实结构沥青混合料，既有较多数量的、起骨架作用的粗集料，骨架的空隙又有足量的细集料加以填充，并在沥青结合料的进一步填充、粘结作用下，使压实混合料总体上不仅具有较高的粘聚力，而且具有较高的内摩阻力；这种结构的沥青混合料在高温下由于有骨架的作用，使得高温下的抗剪强度比较

4、高，会表现出较高的抗车辙能力；又由于其较密实的特性，路面不易渗水，会表现出较高的耐久性，如果沥青用量适当，在低温性能方面，也不会次于其他类型的沥青混合料。这种理论分析，我们采用了四、五十年。与理论相并行的实际应用，相应的有悬浮密实结构混合料实例如沥青混凝土（AC）和骨架空隙结构混合料实例如沥青碎石（AM），而对骨架密实结构沥青混合料的实例，我国仅仅在上世纪九十年代才出现，即沥青马蹄脂碎石混合料（SMA）。SMA混合料通过纤维与较高含量的矿粉所组成的马蹄脂胶浆，把小粒径集料和大粒径集料粘成一体，在摊铺过程中不易产生大小颗粒间的离析现象

5、，经碾压后，获得了如理论分析所描述的那种骨架密实结构沥青混合料。SMA路面虽然具有很好的路用性能，但是SMA路面，不仅需要添加纤维，而且SMA混合料粘度大、摊铺质量变异大，因此SMA路面不仅造价高而且施工工艺难度大。如果在不使用纤维情况下，也可以构成骨架密实结构沥青混合料，将会大大改变上述SMA所存在的缺陷，从而较经济、方便地形成高温稳定性、耐久性优良的沥青混合料路面，适应现代大交通量、大轴载的交通性质特点。对此，在集料级配的粒径搭配方面尽可能避免产生离析的可能性，并在级配调整检验方面，本文进行了如下的设计，所设计出的沥青混合料在性

6、能上，表现出骨架密实结构沥青混合料的特性。1、骨架密实结构沥青混合料集料级配的设计方法2.1贝雷法的CA值检验贝雷法法认为：当集料全为圆形时，粗细集料的划分界限为最大公称粒径D的0.16倍，当集料全为方形时，粗细集料的划分界限为D的0.29倍，两者的均值为0.23倍，接近当前实际所用的0.25倍。为便于应用，本文中仍以D的1/4作为粗细集料的划分界限，即：粒径大于D/4的为粗集料，粒径小于D/4的为细集料。贝雷法给出了粗骨料是否能形成骨架嵌挤作用的检验参数CA值，CA值的意义是D/2～D/4的含量与大于D/4总量的比值，它反映了粗集

7、料中大粒径（大于D/2）含量与D/2～D/4的含量的均衡关系。此值太大则粗集料中D/2～D/4的含量太大，粗集料被隔开不能形成骨架嵌挤，此值太小则粗集料中大于D/2含量太大，混合料容易离析，且难以被压密。对于大于D/4的粗集料的不同粒径的通过率，以CA值指标予以约束：式中：CA—粗集料骨架嵌挤作用检验值；D—最大公称粒径；—对应于粒径D/2的通过率；—对应于粒径D/4的通过率。2.2骨架密实结构沥青混合料集料级配的设计方法首先，根据路面结构厚度确定混合料的公称最大粒径，并在《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）选出相

8、应最大粒径的沥青混凝土级配作为参考级配，并计算其CA值；沥青混凝土的CA较大，通过减小4.75mm筛上的通过率来降低CA值（贝雷法一般认为CA的下限为0.2左右），可拟定出若干种可比选的级配。然后，通过马歇尔试验结果确定各级配的最佳油