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1、第28卷第5期中外公路2008年10月215文章编号:1671-2579(2008)05-0215-04嵌挤骨架型集料级配设计的研究王立久,刘慧(大连理工大学,辽宁大连116024)摘要:该文以填充理论和干涉理论为基础,根据集料的填充特性,提出了嵌挤骨架型沥青混合料集料新的临界筛孔的计算系数,从理论上计算出了多级嵌挤骨架型沥青混合料集料中粗、细集料的用量:粗集料占74%,细集料和填料占26%。同时引入了分形理论,根据粗、细集料的架构效应和填充作用的不同,分别提出了粗、细集料级配设计的数学模型。通过计算得出了多级嵌挤骨架型沥青混合料矿料的级配曲线,并用贝雷法对其进
2、行了检验。结果表明,文中提出的矿料级配设计方法有别于以往的级配设计方法,是一种纯理论的设计方法。关键词:级配设计;分形理论;嵌挤骨架;控制筛孔;集料国外嵌挤骨架密实型沥青混合料设计一般采用粒验之上的。本文根据前人研究的成果,以逐级填充和子干涉理论、Superpave级配理论以及贝雷法设计理干涉理论为基础,借鉴混凝土骨料和土粒的分形理论,念。粒子干涉理论通过逐级填充、Superpave级配理从理论上对嵌挤骨架型沥青混合料矿料级配设计方法论通过控制点、贝雷法通过设计密度来控制骨架密实。进行了研究。目前贝雷法很少单独用来设计矿料的级配,一般都是作为形成骨架与否的检验方法与其他设计方法结合使用。
3、1嵌挤骨架型矿料级配设计的理论基础国内张肖宁教授等提出了CAVF法(粗集料孔隙填充法),可用来检验原材料矿料级配是否符合骨架密关于集料或骨料的堆积与填充特性,国内外的沥实结构和据此确定粗集料、细集料和填料各自占的质青混合料和混凝土研究工作者都做了大量的研究工量百分比。沙庆林院士提出的SAC矿料级配设计方作,并取得了一定的成果。集料是不规则颗粒,在混合法是一套比较系统的骨架密实设计方法。料中的排列也是不规则的,国内外许多研究者均借助纵观国内外的间断级配设计思路,侧重点都是在球体体积特性来探索沥青混合料集料的体积特性。实现嵌挤密实这一功能上,但对于粗集料、细集料的级对于同种粒径和次级填充的球体
4、,不同紧密排列配考虑不足,同时大多数是基于实践经验和大量的试方式下的空隙率如表1所示。表1等粒径和异粒径球体有规则排列的空隙率排列方式排列说明堆积率/%空隙率/%错排,球心连线成等边三角形,上一层球心在下一层棱锥体等粒径7426球的间隙处或棱柱每8个球中填1个d1=0.414D与6个球相切、2个体次级填充8119d2=0.225D与4个小球相切等粒径1个一级球体r17426六方体次级填充2个次级球填充,r2=0.225r18119平行六等粒径1个一级球体r17426面体次级填充3个次级球填充,r2=0.315r18119收稿日期:2007-12-28(修改稿)作者简介:王立久,男,教授,博
5、士生导师.E-mail:tuzi951@163.com216中外公路28卷根据以上分析并结合我国同济大学林绣贤教授的粗细筛的分界筛孔为3.89mm,林绣贤教授取0.25D研究成果可以得出如下结论:时,粗细集料分界筛孔应为4mm。由于我国标准方(1)相同粒径或相同粒径比的球形颗粒排列时,孔筛尺寸中并没有3.89mm或4mm的方孔筛,所以空隙率与其粒径大小无关,仅与排列和填充方式有关。多数专家学者在研究时均选择与之较相近的筛孔尺寸(2)异种粒径颗粒所形成的空隙率与排列方式、4.75mm作为粗细集料的分界筛孔。故
6、4.75mm处粒径比和相对用量息息相关。的通过率为26%。多级嵌挤骨架级配设计法与其他(3)在排列方式相同时,多级配粒径球体的空隙设计方法控制筛孔通过量的比较见表2。率小于单粒径球体的空隙率。表2几种矿料级配控制筛孔通过量(4)即使是在紧密排列的情况下,颗粒排列方式不同筛孔(mm)的通过率%混合料类型也不是单一的,是多种密排方式的混合。4.752.36MSSF-16262嵌挤骨架型沥青混合料矿料级配设计SMA-1620~32SAC-1630,35,40AC-1632~50根据上述理论基础,本文借鉴集料骨架的传递性AC-1618~35和继承性,在众多学者研究的基础上提出了多级
7、嵌挤AK-1615~35骨架型沥青混合料矿料级配设计法。AM-166~252.1粗细临界筛孔的确定传统级配设计中粗细集料的分界筛孔是2.36矿料级配组成设计的首要工作是粗细集料的划mm。而骨架型级配设计中粗细集料的分界筛孔是根分。贝雷法的数学基础是三圆平面模型,考虑了不据集料对骨架形成的贡献大小来确定的,对于不同最同集料形状组合。当集料全为圆形时,即接触面全为大公称粒径的混合料来说临界筛孔是不同
