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基于高温性能的沥青混合料级配设计方法

李平 王秉纲 张争奇

李平, 王秉纲, 张争奇. 基于高温性能的沥青混合料级配设计方法[J]. 交通运输工程学报, 2010, 10(6): 9-14. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.06.002
引用本文: 李平, 王秉纲, 张争奇. 基于高温性能的沥青混合料级配设计方法[J]. 交通运输工程学报, 2010, 10(6): 9-14. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.06.002
LI Ping, WANG Bing-gang, ZHANG Zheng-qi. Design method of asphalt mixture aggregate gradation based on high-temperature performance[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2010, 10(6): 9-14. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.06.002
Citation: LI Ping, WANG Bing-gang, ZHANG Zheng-qi. Design method of asphalt mixture aggregate gradation based on high-temperature performance[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2010, 10(6): 9-14. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.06.002

基于高温性能的沥青混合料级配设计方法

doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.06.002
基金项目: 

湖南省自然科学基金项目 10JJ6082

湖南省高等学校优秀青年项目 09B002

长沙理工大学道路结构与材料交通重点实验室开放基金项目 KFJ090206

详细信息
    作者简介:

    李平(1978-),男,山东潍坊人,长沙理工大学副教授,工学博士,从事道路工程研究

  • 中图分类号: U414.75

Design method of asphalt mixture aggregate gradation based on high-temperature performance

More Information
    Author Bio:

    LI Ping(1978-),male,associate professor,PhD,+86-731-82309571,lipingchd@126.com

  • 摘要: 为设计嵌挤、密实、稳定的矿料级配, 利用粗集料堆积密度试验分析了容器容积和撒铺方式对集料密度测试结果的影响, 建立了基于MTS的粗集料贯入试验方法, 对不同混合料进行了汉堡车辙试验, 并提出利用贯入试验确定粗集料级配, 利用贝雷法合成粗细集料的混合料级配。试验结果表明: 受到容器容积、集料洒落方式等的影响, 国内外粗集料松装密度测试数据间存在6%的差距; 按贝雷法设计的混合料无法保证其高温稳定性能; 贯入试验可有效区分粗集料稳定性, 同时与混合料车辙深度的线性相关系数达到0.71。可见, 混合料级配设计方法可有效确保混合料高温性能。

     

  • 图  1  粗集料堆积空隙率关系

    Figure  1.  Relationship of packing air voids of coarse aggregate

    图  2  松装空隙率与车辙深度关系

    Figure  2.  Relationship between bulk voids and rutting depths

    图  3  插捣空隙率与混合料车辙关系

    Figure  3.  Relationship between dry rodded voids and rutting depths

    图  4  粗集料贯入试验结果

    Figure  4.  Results of penetration test of coarse aggregate

    图  5  集料不同贯入深度时的施加荷载

    Figure  5.  Loads of aggregates under different penetration depths

    图  6  贯入荷载与车辙关系

    Figure  6.  Relationship between penetration loads and rutting depths

    图  7  松装空隙率与贯入荷载关系

    Figure  7.  Relationship between bulk air voids and penetration loads

    表  1  容量桶规格

    Table  1.   Vessel specifications

    粗集料公称最大粒径/mm 容量桶容积/L 容量桶规格/mm 筒壁厚度/mm
    内径 净高 底厚
    ≤4.75 3 155±2 160±2 5.0 2.5
    9.5~26.5 10 205±2 305±2 5.0 2.5
    31.5~37.5 15 255±2 295±2 5.0 3.0
    ≥53 20 355±2 305±2 5.0 3.0
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    表  2  集料堆积密度适宜容器容积

    Table  2.   Suitable volumes of vessels for packing densities of aggregates

    粒径/mm 2.36 4.75 9.5 13.2 16 19 26.5 31 37.5
    松装密度适宜容器容积/L 5 5 10 10 10 10 10 15 20
    插捣密度适宜容器容积/L 5 5 5 5 10 10 10 10 15
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    表  3  容器建议容积

    Table  3.   Suggested volumes of vessels

    公称最大粒径/mm 容器容积/L 容器规格/mm 壁厚/mm
    内径 净高 底厚
    2.36~9.5 5 175±2 200±2 5 2.5
    9.5~26.5 10 205±2 305±2 5 2.5
    ≥26.5 20 355±2 305±2 5 3.0
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    表  4  粗集料堆积密度

    Table  4.   Packing densities of coarse aggregates

    集料粒径/mm 集中洒落时下落高度/mm 松装密度/ (g·cm-3) 50 mm高度时不同撒铺方式 松装密度/ (g·cm-3)
    13.2 50 1.49 均匀 1.54
    115 1.51 集中 1.49
    4.75 50 1.44 均匀 1.52
    115 1.47 集中 1.43
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    表  5  集料级配

    Table  5.   Gradations of aggregates %

    集料类型 筛孔尺寸/mm
    19 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075 0
    CA-1 100.0 99.4 81.5 20.4 0.2 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
    CA-2 100.0 100.0 100.0 99.8 23.2 2.0 0.7 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
    FA 100.0 100.0 100.0 100.0 99.7 69.7 47.6 31.0 16.4 10.0 0.0 0.0
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    表  6  粗集料试验级配与体积指标

    Table  6.   Test gradations and volume indexes of coarse aggregates %

    级配类型 2 3 4 5 6 S Z
    CA-1质量分数 85 70 55 40 25 34 53
    CA-2质量分数 15 30 45 60 75 66 47
    松装空隙率 39.31 41.05 40.39 41.71 42.31 40.95 40.93
    插捣空隙率 36.49 37.43 37.42 38.20 39.16 37.60 37.52
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    表  7  混合料级配

    Table  7.   Gradations of asphalt mixtures  %

    筛孔尺寸/mm 混合料级配
    2 3 4 5 6 S Z
    16 99.67 99.73 99.79 99.85 99.90 99.87 99.84
    13.2 90.32 92.02 93.74 95.46 97.20 96.30 95.19
    9.5 58.38 65.67 73.01 80.41 87.85 84.01 79.26
    4.75 39.13 40.17 41.21 42.26 43.31 49.99 56.27
    2.36 27.50 26.72 25.94 25.15 24.36 31.17 37.82
    1.18 20.62 20.02 19.41 18.80 18.18 22.94 27.60
    0.6 15.45 15.01 14.57 14.13 13.69 16.84 19.94
    0.3 10.99 10.76 10.53 10.29 10.06 11.72 13.36
    0.15 9.04 8.90 8.76 8.61 8.47 9.48 10.48
    0.075 6.00 6.00 6.00 6.00 6.00 6.00 6.00
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    表  8  沥青混合料最佳油石比与车辙试验结果

    Table  8.   Optimal asphalt contents and rutting test results of mixtures

    混合料类型 2 3 4 5 6 S Z
    最佳油石比/% 4.24 4.56 4.92 5.36 5.79 4.83 3.63
    车辙/mm 2.17 2.96 5.13 2.96 7.67 7.20 7.50
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    表  9  粗集料贯入荷载

    Table  9.   Penetration loads of coarse aggregates

    级配类型 2 3 4 5 6 S Z
    贯入荷载/kN 15.7 13.7 15.1 14.7 10.6 12.8 12.1
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  • 收稿日期:  2010-07-03
  • 刊出日期:  2010-12-25

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