应用马歇尔法设计重载密水式重载沥青路面混合料设计与压实沥青混凝土_沥青路面马歇尔试验

时间：2019-04-02 03:11:12　来源：雅意学习网本文已影响人

　　摘要：分析了马歇尔设计法在设计重载路面沥青混合料时存在的缺点。结合设计实例，指出了按规范要求设计重载密水式沥青混凝土的方法，以及实现设计意图的施工要点　　关键词:沥青混凝土; 马歇尔法; 重载；水稳定性
　　Abstract: the article analyzes the design method in Marshall design overloaded road asphalt mixture the shortcomings of. According to the design example, points out that the code for design overloaded dense water type of asphalt concrete methods, as well as the realization of the key points of construction design intent
　　Keywords: asphalt concrete; Marshall, the method of Overloaded; Water stability
　　中图分类号： TU528.42 文献标识码：A 文章编号：
　　目前，高等级公路、普通采用沥青路面市政道路普遍采用沥青混合料路面。路况调查表明，对广东这样的高温地区在广东这样的高温多雨地区，车辙、、推拥、泛油仍是路面早期破坏的主要形式，沥青路面水损害问题也不能忽视。高温、重载车比例较高认为是车辙、泛油病害的主要原因。如何从材料选择、设计、施工方面提高沥青路面的抗高温能力，并保证路面仍有良好水稳定性，是路面工程技术人员应该关注的重要课题。
　　本文结合配合比设计实例，分析了应用马歇尔法设计重载路面密水式沥青混凝土的方法。
　　
　　1、选用高温稳定性好的材料；
　　例如，选择针入度等级较低的普通沥青，或者采用改性沥青，有的路面不仅上面层采用改性沥青，连中面层或下面层也采用改性沥青。在混合料中加入抗车辙剂，这些措施可以明显混合料的高温稳定性。
　　2、改善级配。例如，采用S型级配，使集料嵌挤更加紧密。
　　3、采用先进的混合料设计方法。国内有的单位采用GTM设计混合料，极大地提高了高温稳定性。也有的单位采用SUPERPAVE的混合料设计法，以求达到提高混合料性能的目的。
　　不管循何种途径来提高混合料的高温性能，在目标配合比设计阶段，最后都离不开选择材料---成型试件—检验体积指标与性能（相关）指标—确定最佳用油量这几个步骤。目前，由于马歇尔设计法采用的设备简单，规范明确，故仍为大多数单位所采用。本文就采用马歇尔法设计重载路面沥青混合料配合比，以及施工中应注意的问题进行了分析。
　　1马歇尔配合比设计法及其局限性
　　马歇尔法设计法是我国现行《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）[1]沥青混合料的标准设计方法。该种方法采用击实方法模拟压路机对路面的压实作用，成型试件，通过测定一系列体积指标及稳定度、流值来确定沥青用量。
　　但该法垂直击打的方式与压路机对沥青混合料的压实机理以及车轴轮胎对路面的作用是不同的，这会导致试件内集料不能充分合理的排列，设计密度偏低，用油量偏大。设计的沥青混合料虽然各种指标检测合格，在使用过程中仍可能产生车辙、泛油、推拥等病害。在用马歇尔法设计重载路面沥青混合料时，须破除这样的错误认识：只要体积指标合格、动稳定度符合要求，路面就不会产生车辙以、泛油病害。同时要充分利用规范，采取合理的设计措施。
　　2.马歇尔法设计重载路面沥青混合料配合比的实例
　　某市政工程道路上面层采用GAC-13沥青混合料。沥青采用SBS（Ⅰ－D）改性沥青。粗细集料为南海玄武岩石料，填料采用从化石灰石矿粉。
　　 2.1 目标配合比设计
　　（1）级配设计
　　级配设计时尽量形成S型级配曲线，以利于在保证高温稳定性同时，具有良好水稳定性。级配曲线如图1所示。
　　（2）马歇尔试验
　　在设计级配下成型马歇尔试件，测试各体积指标、马歇尔稳定度与流值。须注意的是，对这种粗级配，马歇尔击实方法有可能产生不太适应的现象，造成击实密度偏低，故击实时应尽可能提高击实温度。本次击实中温度确定为170～175℃。试验结果如下表1及图2。
　　
　　
　　设计时选4.0%为目标空隙率。按规范确定OAC1=5.1%，OAC2=5.02%。选最佳沥青用量为（OAC1+ OAC2）/2=5.06%。此时，混合料空隙率为4.1%，VMA为14.3%，马歇尔试验各项指标均符合JTG F40-2004密级配沥青混凝土混合料马歇尔试验技术标准。
　　为提高混合料的高温稳定性，根据规范JTG F40-2004，在选定最佳沥青用量之后，再在空隙率符合要求的范围内，将沥青用量减少0.1～0.5%，作为设计用的沥青用量。本例中，将沥青用量减少0.3%，也就是取4.76%作为目标配合比的设计沥青用量。表2是目标配合比性能检验结果，符合一级公路要求。为便于比较，也进行了沥青用量为5.06%的车辙试验。可见，降低沥青用量后，车辙试验的动稳定度得到了大幅提高。
　　
　　
　　 2.2生产配合比设计
　　根据目标配合比给出的矿料比例，设定拌和楼各冷料仓集料供料比例与进料速度，取出有代表性的热料进行筛分，合成GAC-13型级配，该级配应与目标配合比级配尽量接近。然后再取设计沥青用量±0.3%进行马歇尔试验，测试各种指标。由于沥青用量已被降低，此时生产配合比主要应该检验空隙率是否符合要求，其他体积指标可以不在规范要求范围内。生产配合比马歇尔试验结果如下：
　　
　　
　　 2.3生产配合比验证
　　根据马歇尔试验结果，选择油石比5.0%作为试验路用的油石比。须注意，由于此油石比下空隙率达到5.4%，如果按规范以压实度97%来控制，则现场空隙率将达到8.2%。根据研究，空隙率8%是路面透水的临界空隙率，不利于路面抗水损害。因此现场应该采取措施，提高压实度，降低空隙率。综合考虑，以98%作为试验段压实度控制标准，残留空隙率在7.3%左右。
　　由于压实度要求较高，而混合料较粗，且沥青用量较低，压实难度也较大。为此，试验段施工时，除按规范要求外，还采取如下措施有：
　　（1）严格控制混合料质量外。注意混合料保温、防雨。保持摊铺的连续性。配备不低于5台性能良好的压路机（选用10T以上的双钢轮振动压路机2台，25T以上的胶轮压路机2台）。
　　（2）碾压时，贯彻“高温、强震、慢压”的原则，且注意发挥胶轮压路机的优点。碾压要及时，摊铺机铺出10米左右就开始碾压。特别注意喷水装置调到最小喷水量，防止过量洒水引起混合料温度的骤降。为防止胶轮压路机粘轮，要安排专人往轮胎上刷油水混合物（柴油和水的比例1：3），每台胶轮上安排两个人及时刷。
　　施工完成第二天检测路面透水系数，结果满意。透水系数都在100ml/min以下。证明只要工艺得当，即使沥青用量较低，设计空隙率较大，也可保证现场残余空隙率较低，保证具有良好高温稳定性和密水性。
　　结语：虽然马歇尔设计法在设计重载路面上具有很大局限性，但如果充分理解体积指标的作用，并做好配合比的设计与验证工作，发挥施工机械的作用，仍可得到高温稳定性、水稳定性兼具的沥青路面。
　　
　　作者简介：廖福安1976.7、男、汉族，广东五华、本科学历，工程师，从1999年起从事公路建设和管理工作。
　　
　　参考文献
　　[1]JTG F40－2004，公路沥青路面施工技术规范[S] 北京：人民交通出版社,2004.26-32，70-86
　　[2]沙庆林，高速公路沥青路面早期破坏现象及预防，北京:人民交通出版社,2001
　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

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