Ｏ／５型超薄罩面混合料配合比设计研究 赵 跃 （江苏高速公路工程养护有限公司，江苏淮安２２３００１） 摘要：对ｏ／ｓ型超薄罩面混合料级配设计理论、级配设计和目标配合比设计进行了研究。通过研究确定对 于超薄罩面混合料应采用ＣＡＶＦ法骨架型级配设计理论，并用ＣＡＶＦ法拟定４种级配的０／５型超薄罩面混 合料进行试验设计和性能分析。最后对０／５型超薄罩面混合料进行目标配合比设计，并进行飞散析漏试验。 关键词：超薄罩面混合料；级配；配合比设计 中图分类号：Ｕ４１６．２文献标识码：Ａ文章编号：１６７２—３９５３（２０１１）Ｓ１—００１９—００３ 超薄沥青混凝土混合料作为表面层，要求具有 （ＶＣＡ一 ）一盟＋ ＋ （３） 较好的构造深度和抗滑性能，其级配设计一般采用 ＬＵＵｐ ｐｔｆ ｐ ｐａ 粗集料断级配密实型混合料（ｃｏａｒｓｅ ｇａｐ—ｇｒａｄｅｄ 式中， 为粗骨料紧装密度，ｌＤｃ，、 分别为细料、矿 ｍｉｘ）和开级配沥青混合料（ＯＧＦＣ）两种。前者因为 粉的表观密度， 为沥青的密度。 形成了与ＯＧＦＣ相似的开式级配构造，所以具有良 ２最大公称粒径４．７５ ｍｍ超薄沥青混 好的防滑减噪性能，此外其组成结构为密实结构，故 又兼具了良好的防水特性，因此常用于超薄沥青混 合料级配研究 凝土混合料设计。 ２．１试验设计 美国ＮＣＡＴ对最大公称粒径４．７５ ｍｍ的沥青 １ 骨架型级配设计理论 混合料曾做过较为深入的研究，本研究结合ＮＣＡＴ 传统的级配设计理论追求最大密实度，大多采 的研究成果拟定了４种级配进行最大公称粒径４．７５ 用自相似模型。而在混合料设计中细颗粒含量越高， ｍｍ超薄沥青混合料级配研究，如表１、图１所示。 其分形维数越高，并非简单的几何模型所能解决。 表１ 最大公称粒径４．７５ ｎｌｌｎ超薄沥青混合料级配 在沥青混合料体积指标中，堆积状态粗集料间 筛孔孔径／ｒａｍ ６．７ ４．７５ ２．３６ １．１８ ０．６ ０．３ ０．１５ ０．０７５ 隙率 。Ｒｃ可描述粗集料的嵌挤程度。 Ｓｕｐｅｒｐａｖｅ５ １００ ９５ ５４ ３Ｏ ＶＣＡ【）Ｒｃ一（１一盥）×１００ （１） ＳＭＡ５ １００ ９Ｏ ２８ ２２ 』Ｄ ＵＴＡ－５ １００ ４８ ２７ ２Ｏ 式中， 为主骨料紧装密度； 为主骨料毛体积密 ＵＴＡ－５改进 １００ ５５ ２９ ２３ 度。 ＯＯ ８０ 细集料、矿粉、沥青和设计空隙率不超过 ６０ ＶＣＡｏＲｃ和填充主骨料紧密堆积的空隙率，此设计法 ４０ 捌 称为主骨料空隙填充法（ＣＡＶＦ法）。 ２０ ０ 按照这种体积关系，粗集料、细集料、矿粉以及 ０．０７５ ０．１５ Ｏ．３ Ｕ．ｔ’１．１８ ２．３５ ４．７５ ５． ７ 筛；ＳＬｌｍｍ 沥青用量的质量百分率ｑ 、ｑ，、ｑ 、ｑ。，主骨架紧装空 图１最大公称粒径４．７５ １１１１１１超薄沥青混合料级配曲线 隙率及沥青混合料设计目标空隙率ＶＣＡ、Ｖ、，。之间 在这４种级配设计中，ＵＴＡ５粗集料含量最高， 具有如下的组成关系： Ｓｕｐｅｒｐａｖｅ５细集料含量最高，ＵＴＡ５改进型比 ｑ ＋ｑｓ＋ｑｐ一１００ （２） ＵＴＡ５增加了矿粉含量和 ３６ ｍｍ筛孔以下的细 集料含量。研究中考查４．７ ５ ｍｍ和２．３６ ｍｍ筛孔 通过百分率、矿粉含量对４种混合料的体积参数、高 收稿日期：２０１１—０４－２７ 温稳定性和低温稳定性的影响，从而判定合适的级 作者简介：赵跃（１９８２一），男，助理工程师 配设计曲线。 国防交通工程与技术 ＿ ２０１１增千ｌＪ ・研究与设计・ ｏ１５型超薄罩面混合料配合比设计研究 赵 跃 ４ ９／６、６ ９／５设计空隙率，共１４组。采用７０＃普通沥 青，旋转压实１００次成型试件。试件成型后于６Ｏ℃ 进行车辙试验碾压８ ０００次，试验结果如表２所示。 研究中Ｓｕｐｅｒｐａｖｅ５混合料采用６ 、９ 、１２％ 的矿粉含量以及４％和６ 的设计空隙率，ＳＭＡ５混 Ｕ ｐ ｅ ｒ Ｓ 合料采用９ 、１２ 的矿粉含量和４ 和６％的设计 ｐ ａ ｅ 空隙率，对ＵＴＡ５和ＵＴＡ５改进两种级配采用 ５Ｖ 表２ 最大公称粒径４．７５ ｍｍ超薄沥青混合料旋转压实及性能试验结果 嘎 种类 矿粉 量 设计 率／ 油 比／Ⅵ Ｏ Ｏ Ｏ ４ ６ ４ ６ ４ ６ Ⅵ ％ 粉胶比 沥青膜厚／ｍ 车辙均值／ｍ ｍ ６ ５ ６ ５ ６ ５ Ｏ ５ ２ ８ ３ ８ １ １ １ １ １ １ ５ ６ ９ ３ ７ ７ ８ ８ ５ ７ ９ ６ ＵＴＡ５改进８．０ ７ ６ ４ ６ ７ ６ ７ ６ １７．８ １８．１ １ ２ １ ８Ｏ．２ ６９．５ １．４８ １．５４ ７．９１ ７．６４ ８．９２ ６．６１ 注：ＶＭＡ为沥青混合料的矿料间隙率，ＶＦＡ为沥青混合料的沥青饱和度。下ｌ司。 ２ １ ３ ２ ８ ７ ７ ５ ４ ２．２试验结果分析 率是４ 或６ ，ＶＭＡ和粉胶比均满足上述范围， 从试验结果可见，Ｓｕｐｅｒｐａｖｅ５和ＳＭＡ５随矿粉 含量增大最佳油石比和ＶＭＡ均增大，ＵＴＡ５随矿 ｌ １ １ １ ２ ２ 高温抗变形性能表现较好 ＳＭＡ５矿粉含量９ 、１２ ，设计空隙率４ 、 ６％对ＶＭＡ的影响并不明显，但随着矿粉含量的增 加沥青用量增加，混合料平均车辙深度增加，不利于 混合料高温抗变形性能。 粉含量增大最佳油石比减小、ＶＭＡ增大。Ｓｕｐｅｒ一 ｐａｖｅ５和ＳＭＡ５是细集料密实型，增加矿粉含量使 沥青用量增加，而ＵＴＡ５级配是骨架嵌挤密实结 ７ ６ ６ ６ ６ ５ １ ６ ５ １ Ｏ ９ ２ ５ ６ Ｏ ７ ９ Ｏ ７ ３ ２ 构，增加细集料含量和矿粉含量有助于形成沥青胶 ４ ６ ６ １ ２ １ ７ ４ 对比ＵＴＡ５和ＵＴＡ５改进沥青混合料试验结 果，可知矿粉含量和细集料含量的增加使最佳沥青 用量减小。ＵＴＡ５粗集料含量高，沥青膜增厚，不 利于高温稳定性。ＵＴＡ５改进级配可以减小沥青 浆，降低沥青用量。 同时试验结果表明Ｓｕｐｅｒｐａｖｅ５沥青混合料 ＶＭＡ与车辙总变形量关系曲线呈抛物线形，如图２ ＆ 所示，当ＶＭＡ在１６ ～１８ 之间时混合料表现出 ∞ Ｈ弘∞ 良好的高温抗变形性能。 用量，使沥青膜厚度在合理取值范围内，提高混合料 的高温稳定性和耐久性，这一点在车辙试验结果中 得到了证实。 星 撰 ＊ ３超薄罩面混合料配合比设计 ３．１确定沥青最佳用量 首先根据沥青膜厚度和集料表面积初定沥青用 量；再按±０．５％、±１ 变化，分别进行析漏试验、飞 散试验和马歇尔稳定度试验；根据析漏、飞散试验确 定的沥青用量范围，并参照马歇尔稳定度试验的结 图２ Ｓｕｐｅｒｐａｖｅ￣沥青混合料ＶＭＡ与车辙变形量关系图 从试验结果来看，当Ｓｕｐｅｒｐａｖｅ５粉胶比大于２．０ 时高温抗变形能力较差。 Ｓｕｐｅｒｐａｖｅ５矿粉含量取９％时，无论设计空隙 果，最终确定最佳沥青用量。 （１）初定沥青用量：超薄罩面混合料作为路面的 国防交通工程与技术＿冒＿２０ｌｌ增刊 ・研究与设计・ ｏ／５型超薄罩面混合料配合比设计研究 赵 跃 上面层应具有一定的防渗性能和耐久性，参照国外 面积系数（ｍ。／ｋｇ），由通过不同筛孔粒径时比较面 超薄罩面混合料设计，设计空隙率一般采用４ ，沥 积与粒度之间关系可得。 青混合料的沥青膜厚可以选择在６～８ ｂｔｍ之间。 Ｆ ： Ｆ ／２．６５ （５） 根据式（４）～（６）可以得到ＵＴＡ５改进的初定油石 式中， 为集料的相对密度；ＦＳＡ 为各个筛孔的修 比为６．３ ，Ｓｕｐｅｒｐａｖｅ５的初定油石比为６．５ ， 正表面积系数（ｍ ／ｋｇ），由通过不同筛孔粒径时比 ＳＭＡ５的初定油石比为６．９ 。 较面积与粒度之间关系可得。具体见表３。 ＳＡ一０．４１＋０．０１＞：Ｐ ＦＳＡ｛ （４） Ａ 一ＦＴ×ＳＡ× ／１ ０００ （６） 式中，ＳＡ为矿料的总表面积（ｍ ／ｋｇ）；Ｐ 为集料在 式中，盯为沥青膜厚（ ｍ）：：Ａ 为油石比（ ）；ＳＡ 各个筛孔的通过量（ ）；ＦｓＡ 为各个筛孔的修正表 为集料的总表面积（ｍ２／ｋｇ）；Ｇ６为沥青的相对密度。 表３基于ＡＩ修正后的表面积系数 （２）马歇尔稳定度试验：采用表干法测试试件的 率、沥青饱和度、稳定度和流值指标确定最佳油石 毛体积相对密度，真空法实测最大理论相对密度，并 比，试验结果见表４。 采用标准试件测试马歇尔稳定度和流值，根据空隙 表４ 超薄罩面混合料马歇尔试验指标 沥青混合 油石比／ 毛体积密度／ 孔隙率／ ＶＭＡ／ ＶＦＡ／ 稳定度／ 流值／ ＦＴ／ 粉胶比 料种类 ％ （ｇ・ｃｍ ） ％ ％ ｋＮ ０．１ ｍｍ Ｕｍ ＵＴＡ一５改进 ６．３ ２．４５２ ４．４ １８．１ ７８．３ ｌ６．６ ４５ ７．７６ １．３６ Ｓｕｐｅｒｐａｖｅ５ ６．５ ２．４３５ ４．３ １６．２ ７７．３ １３．８ ３８ ７．０７ １．２９ ＳＭＡ５ ６．９ ２．４４６ ４．１ １７．６ ７９．５ １２．４ ３３ ７．５５ １．５２ ３．２飞散析漏试验 大于２．０、矿粉含量９ 时，高温抗变形性能良好。 为保证配合比设计的科学性和可靠性，本研究 （３）ＳＭＡ５满足其它性能时，可采用９％的矿粉 在目标配合比设计阶段进行了析漏、飞散试验，试验 含量。 结果见表５。 （４）ＵＴＡ５改进级配适量增加矿粉和细集料可 表５析漏、飞散试验结果 提高混合料的高温稳定性和耐久性。 参考文献 Ｅ１］刘朝晖，沙庆林．超薄层沥青混凝土ＳＡＣ一１０矿料级配比 较试验研究［Ｊ］．中国公路学报，２００５（１）：１１—１７ ［２］张肖宁，王绍怀，吴旷怀，等．沥青混合料组成设计的 ＣＡＶＦ法Ｉ－Ｊ］．公路，２００１（１２）：１９—２３ ４ 结束语 ［３］邹桂莲，张肖宁，王绍怀，等．富沥青混合料的ＣＡＶＦ法 设计公路［Ｊ］．２００２（３）：７９—８２ （１）超薄罩面混合料级配设计应采用主骨料空 ［４］Ｂｒｏｓｓｅａｕｄ Ｙ，Ｂｅｌｌａｎｇｅｒ Ｊ，Ｇｏｕｒｄｏｎ Ｊ．Ｔｈｉｎｎｅｒ ａｎｄ ｔｈｉｎｎｅｒ 隙填充法（ＣＡＶＦ法），并以ＶＣＡ 是否小于 ａｓｐｈａｌｔ ｌａｙｅｒｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｏｆ Ｆｒｅｎｃｈ ｒｏａｄｓ［Ｒ］． ＶＣＡ。 作为判定的关键指标。 Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｒｅｃｏｒｄ ＴＲＲ １３３４，１９９２ （２）Ｓｕｐｅｒｐａｖｅ５在ＶＭＡ １６ ～１８ 、粉胶比不 （下接第３５页）为８０ ｃｍ，三角形布置，间距１．０５ ｍ，桩 值２６０ ｋＰａ，满足设计要求，应用效果较好。 间土的挤密系数为０．９７９。然后介绍了机械洛阳铲和 参考文献 长螺旋钻机两种成孔方式的施工程序，最后给出了处 ［１］徐至钧，李 军．柱锤冲扩法： 固技术［Ｍ１．北京：机械工 理效果。从处理效果来看，瑞雷波波速测试达到了３００ 业出版社，２００４ ｍ／ｓ，柱锤冲扩单桩复合地基基本承载力都大于其设计 ［２］ＪＧＪ７９－－２００２建筑地基处理技术规范Ｉｓ］．北京：中国建 筑工业出版社，２００２ 国防交通工程与技术 团 ２０ｌｌ ｉｌｌ刊
