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1、沥青混合料级配设计及应用,樊 焜,目录,以Am、Ap为指标的级配设计法,级配的理论与级配类型,级配是指把各种不同粒径的集料，按照一定的比例搭配起来，使其达到较高的密实度或强度。级配矿料和沥青是沥青混合料的两大构成要素，不同级配设计原则和理论，会得到不同的级配。,级配理论,最大密度曲线理论,粒子干涉理论,分形理论,该理论认为“矿料的颗粒级配曲线愈接近抛物线,其密度愈大”,主要描述了连续级配的粒径分布,且用于计算连续级配。,分形理论是近年来随着材料学的发展,将分形几何理论应用于路面材料集料级配研究而出现的一种新方法,目前研究很少。,粒子干涉理论实质是以填充理论为基础,在填充颗粒粒径不大于前一级颗粒
2、间隙距离的前提下,逐级进行填充,达到最大密实度;否则前一级颗粒与次级颗粒之间势必发生干涉现象，可用于三种类型的级配。,级配类型,1、传统连续式密级配沥青混合料2、间断级配沥青混合料3、折断级配沥青混合料4、多级嵌挤密级配沥青混合料,传统连续式密级配:所谓连续级配，就是矿料中各级粒径的粒料，由大到小逐级按一定的质量比例组成。连续级配混合料的级配曲线平顺光滑，具有连续不间断的性质，它虽然可以获得最佳的密实度和较大的粘结力，但不能构成最大的内摩阻力，其强度主要受粘结力所影响。在现代重型汽车荷载作用下，这种类型的沥青路面可能因热稳定性不足而产生车辙、波浪、推移等变形，从而影响其正常使用。,间断级配沥青
3、混合料:所谓间断级配就是指在矿料组成中，大小各级粒径的矿料颗粒不是连续存在的，而是在连续级配中剔除了其中一个粒级或几个粒级形成的一种不连续级配。间断级配在理论上是兼有嵌挤原则和密实原则的优点。但这种级配类型对材料、设计和施工技术要求较高，如果处理不当，常常会导致离析等，而且有些间断级配如sMA造价偏高，这些都限制了它的大规模推广应用。,折断级配沥青混合料折断型级配实质上也是一种间断型级配，只不过主骨料(即粗集料)控制至两级，原则上使其达到靠拢的程度，细集料仍取连续级配，一般按k=O75计算，粗细集料之间不问断，因而级配呈折断型，从而减少了离析现象的产生,多级嵌挤密级配沥青混合料:它主要是通过使
4、矿料中粗集料形成稳定的嵌挤结构，细集料逐级依次填充，但是又不影响粗集料嵌挤结构而形成的.其中，混合料是否形成嵌挤结构是决定抗剪强弱的重要指标。此种级配在理论上具有较高的高温稳定性,保持了密级配沥青混合料密水性强、耐老化的优点，同时克服了II型混台料抗水损害能力和耐久性差的缺点，更适合于高速公路和重交通的一般公路的沥青面层。,推移等变形，从而影响其正常使用。,沥青混合料级配设计方法,Marshall混合料设计方法Hveem设计方法Superpave沥青混合料设计方法,沥青混合料级配设计方法,Marshall混合料设计方法是在1939年左右由Bruce Marshall最先发展起来的，随后在美国工
5、程兵部队的应用中得到完善。该方法主要是通过满足合适的稳定度和流值条件下的密实度来控制和选择沥青用量。,沥青混合料级配设计方法,Hveem设计方法的最初概念是由Francis Hveem在20世纪2030年代提出的，它的主体思想可以概括为：考虑到集料对沥青的吸收，沥青混合料需要一个最佳的沥青薄膜厚度；混合料需要足够的稳定度，而稳定度主要是由集料之间的内摩擦力和胶结料的粘附力提供的，足够薄的沥青薄膜厚度可以提高混合料耐久性。,沥青混合料级配设计方法,Superpave沥青混合料设计方法是美国战略公路研究(SHRP)的一个重要成果，Marshall和Hveem设计方法为它提供了体积设计的基础。它将沥
6、青胶结料和集料的选择纳入混合料设计的过程中，同时考虑了交通和气候因素。而且，不同于Marshall和Hveem，它用旋转压实仪替代了以往的压实设备，并且和预期交通量联系在一起。Superpave的预期进展主要包括三个方面：体现交通荷载和环境条件的混合料设计新方法；新的沥青胶结料评价方法以及新的混合料分析方法。尽管第三方面还没有完成，但是已经很好的建立了沥青混合料的设计方法。,以Am、Ap为指标的级配设计法,Am是反映混合料中沥青砂浆体积与粗集料形成空隙体积之比的参数；Ap是反映沥青矿粉胶浆体积与细集料形成空隙体积之比的参数。以Am、Ap为指标的沥青混合料配合比设计方法是将混合料视为两级骨架填充体系，即粗集料和砂浆一级以及细集料和沥青胶浆一级。将这两级骨架填充体系在混合料设计中同时考虑，进行配合比设计。砂浆与胶浆的质量以及在沥青混合料中所占的数量不同，会形成结构不同、性能相异的沥青混合料。该方法是借鉴沥青混合料胶浆理论的三级分散系思想，以骨架胶浆理论为基础，在混合料设计中同时对粗集料、细集料、沥青胶浆加以考虑，着眼于这几部分之间合理的体积比例关系，从而能够针对不同的混合料设计要求进行设计。,以Am、Ap为指标的级配设计法,沥青混合料体积组成关系的示意图,以Am、Ap为指标的级配设计法,The end,thank you!,
