高速公路瀝青混合料配合比設(shè)計的研究

1、東南大學(xué)碩士學(xué)位論文高速公路瀝青混合料配合比設(shè)計的研究姓名：陳鋒鋒申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：道路與鐵道工程指導(dǎo)教師：黃曉明摘要，隨著我國交通事業(yè)的發(fā)展，對道路使用性能的要求越來越高，現(xiàn)行的馬歇爾設(shè)計體系已經(jīng)暴露出許多不足，對某些不妥之處進行及時的修改，補充一些新的內(nèi)容，推廣新技術(shù)，已經(jīng)成為廣大公路建設(shè)部門的一致要求。設(shè)計體系是基于美國的研究成果，旨在制定一個新的瀝青和瀝青混合料規(guī)范、試驗和設(shè)計方法。瀝青課題的最終研究成果稱為，它包括了一個膠結(jié)料規(guī)范、混合料設(shè)計體系和分析方法。一本文對瀝青混合料的馬歇爾設(shè)計方法和設(shè)計方法的進行系統(tǒng)研究。、通過馬歇爾設(shè)計法與設(shè)計法中的集料級配的對比分析、研究，在大量

2、試驗研究的基礎(chǔ)上對瀝青混合料標(biāo)準(zhǔn)礦料級配進行修訂，使級配更符合實際的需要，并且用計算機實現(xiàn)瀝青混合料配合比的計算；、對馬歇爾設(shè)計法與設(shè)計法確定最佳的瀝青用量過程的分析、研究，比較兩者得出的最佳的瀝青用量優(yōu)劣，得到適合我國國情的確定最佳瀝青用量的方法：、研究瀝青混合料馬歇爾試驗配合比設(shè)計方法及設(shè)計指標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)，通過和美國設(shè)計系統(tǒng)進行比較，確定在保證空隙率為的前提下，適合的馬歇爾試驗的擊實次數(shù)；、借鑒國內(nèi)外在體積指標(biāo)上的規(guī)定，通過大量的對比實驗，確定適合的體積指標(biāo)。關(guān)鍵詞馬歇爾配合比最佳瀝青用量瀝青混合料體積指標(biāo)。，【】壟墮查堂堡主堂垡堡塞壹壟坌墮塑重塑魚塑墼魚些堡生盟型墮！第一章緒論概述隨著我國國

3、民經(jīng)濟的高速發(fā)展，交通量大幅增加，交通設(shè)施不能滿足經(jīng)濟增長的需求。因此，加大交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)是解決抑制經(jīng)濟增長這個瓶頸問題的措施之一。目前對公路事業(yè)特別是對于高速公路建設(shè)，國家投入了大量的人力、財力、物力。從年到年的五年問，全國共建成高速公路公里。年至年中，高速公路的建設(shè)規(guī)模進一步的擴大。截止年初，我國公路通車?yán)锍桃堰_萬公里，其中建成的高速公路達到了一萬公里。高速公路的廣泛建成，不僅改善了交通環(huán)境、提高了運輸效率，而且有著極大的經(jīng)濟和社會效益，對整個國民的發(fā)展有重大影響。在高速公路中，瀝青路面以其眾所周知的良好性能倍受青睞。它作為一種無接縫的連續(xù)式路面，以其良好的力學(xué)強度、平整耐磨的表面、平

4、穩(wěn)舒適的行車性能、無揚塵、震動小、噪音低、施工期短和養(yǎng)護維修簡便等的特點在現(xiàn)代高速公路的建設(shè)中占很大的份額。當(dāng)前世界各國的高速公路大多采用瀝青路面，如美國瀝青路面占全國公路路面的，日本的高速公路中為瀝青路面。我國也不例外，有資料表明，國內(nèi)近期在建、重建的高速公路中有以上采用瀝青路面結(jié)構(gòu)。瀝青路面的設(shè)計主要，包括路面結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計、路面結(jié)構(gòu)厚度設(shè)計、路面材料組成設(shè)計、排水設(shè)計和路肩設(shè)計。而近年來，隨著路面結(jié)構(gòu)計算軟件的應(yīng)用以及路面結(jié)構(gòu)組合的模式化，路面設(shè)計的重點已經(jīng)逐漸轉(zhuǎn)向了材料組成設(shè)計，尤其是瀝青混合料組成設(shè)計。目前世界上絕大多數(shù)國家常用的瀝青混合料的配合比設(shè)計方法是馬歇爾設(shè)計法。此方法最早由

5、布魯斯馬歇爾（）提出，年美國陸軍工兵部隊對馬歇爾試驗方法加以改進并添加了一些測試性能，最終發(fā)展成為瀝青混合料設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。從年以來馬歇爾試驗為許多國家的機構(gòu)或政府部門所采用。我國的瀝青混合料配合比設(shè)計采用的也是馬歇爾試驗設(shè)計方法。在過去的半個世紀(jì)里，馬歇爾設(shè)計對于我國的瀝青混合料配合比設(shè)計作出了重大的貢獻。但是隨著我國交通量的劇增、輪胎氣壓和軸載的增加，少部分的瀝青路面局部發(fā)生了早期破壞。對公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范和公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范某些不妥之處進行及時的修改，補充一些新的內(nèi)容，已經(jīng)成為廣大公路建設(shè)部門的主要研究的內(nèi)容。經(jīng)過分析，現(xiàn)行的瀝青路面設(shè)計和施工技術(shù)規(guī)范主要存在的缺陷為：級配事實上我國在

6、進行瀝青混合料馬歇爾設(shè)計時沒有一個級配選擇的概念，不論是在南方還是北方（氣候條件不同）、不論是玄武巖還是石灰?guī)r（相對密度不同）、不論交通量大?。ń煌坎煌膊徽撌潜砻鎸舆€是底面層（結(jié)構(gòu)層層位不同）一第一章緒論旦混合料類型確定，例如是一，當(dāng)進行配合比設(shè)計時，千方百計地調(diào)整級配計算，使合成級配盡可能符合規(guī)范規(guī)定底中值，規(guī)范還特別規(guī)定“應(yīng)使包括、篩孔的通過量接近設(shè)計級配范圍的中值”。如果將我國各種混合料的級配中值點畫在次方級配圖上，可以發(fā)現(xiàn)大多數(shù)級配中值接近最大理論密度線，然而隨著交通量的增長，軸重和輪胎氣壓的增加，是否時接近最大理論密度線的混合料是否為最佳的混合料呢？回答是不一定的，也就是說用

7、級配中值設(shè)計的混合料不一定是最佳的瀝青混合料。由于交通條件的改變，我們需要使用更多的粗集料形成骨架，有足夠的礦料間隙率和足夠的瀝青保持耐久性，并具有一定的空隙率使瀝青能夠自由遷移。瀝青用量根據(jù)我國規(guī)范的要求，將密度最大值對應(yīng)的瀝青用量為。穩(wěn)定度最大值對應(yīng)瀝青用量為：，以及規(guī)定空隙率中值的瀝青用量。，將這三者平均值作為最佳瀝青用量的初始值，將全部符合規(guī)范要求的瀝青用量的中值作為最佳瀝青用量的初始值。，然后根據(jù)實踐經(jīng)驗和公路等級、氣候條件綜合考慮和：來確定最佳瀝青用量。事實上，最后確定的最佳瀝青用量其空隙率為不定值，假如空隙率為，仍按壓實度控制，路面現(xiàn)場空隙率約是。一般認為空隙率為的路面易滲水，造

8、成水損害，加速老化等破壞。成型方法馬歇爾方法中試驗成型采用擊實方法。這種擊實方法一方面很容易將某些顆粒擊碎，從而改變混合料的級配，另一方面，擊實方法不能模擬壓路機和行車的搓揉碾壓作用，美國曾對旋轉(zhuǎn)壓實、輪壓壓實、馬歇爾擊實、路面巖心試件進行工程性質(zhì)的相關(guān)分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)馬歇爾擊實試件的工程性質(zhì)與路面巖心試件的工程性質(zhì)相關(guān)性最差。體積指標(biāo)體積指標(biāo)的計算方法，包括密度、空隙率、等計算方法，最大密的測定方法和計算方法，如空隙率由最大密度和試件實際密度計算得到。在我國，許多人按照自己的思想采用各自認為合理的方法，或者挑一個可以“合格”的方法，所以它不是唯一的值。如果隨便采用不同的密度測定方法，一種混合料

9、可以得出個不同的空隙率，因為最大相對密度、實測最大相對密度和計算的理論最大密度的方法各有不同。實測法主要有真空和溶劑法兩種：確定的理論最大密度根據(jù)粗集料密度的測定方法有按表觀密度，毛體積密度，表干密度與毛體積密度的平均值三種（但砂和石屑細集料，礦料統(tǒng)一用表觀密度不變），所以可能有共計種不同的最大相對密度?，F(xiàn)在有的省規(guī)定采用實測的最大密度與計算的最大密度的平均值。瀝青混合料的表觀密度（視密度）及表干法，蠟封法，體積法測定的毛體積密度，共¨種密度。、南人學(xué)碩學(xué)何論文高速公路瀝青混合料配合比設(shè)計的研究以這些在瀝青混合料設(shè)計中出現(xiàn)的問題，必然會影響瀝青混合料的路用性能。因此尋求解決這些問題的

10、辦法已經(jīng)成為了我國公路工作者一項十分緊迫的任務(wù)。借鑒歐美等發(fā)達國家先進的瀝青混合料設(shè)計與分析方法和思想，結(jié)合我國國情，對國外新型的瀝青混合料設(shè)計方法與我國傳統(tǒng)的馬歇爾設(shè)計方法進行對比研究，對現(xiàn)有規(guī)范不足之處提出建議。國內(nèi)外研究形勢，國外研究概況目前，馬歇爾方法為世界上許多國家在設(shè)計瀝青混合料配合比時采用。但是，經(jīng)過許多年的實踐，人們越來越清醒地認識到采用馬歇爾設(shè)計法的瀝青混合料，其自身的組成結(jié)構(gòu)和路用性能仍表現(xiàn)出較大的不足和缺陷，特別時隨著交通量的增長和車輪荷載的超載，這些現(xiàn)象越來越明顯。人們越來越感覺到不只是要提高材料的品質(zhì)，甚至其設(shè)計方法也需要進行一定程度的修訂，更確切地說是革新。因為盡管

11、馬歇爾方法本身也在不斷發(fā)展和修訂，但無法解決自身根本性地缺陷。鑒于這種情況，美國于年應(yīng)運而生的計劃揭開了瀝青混合料設(shè)計體系變革的序幕。整個設(shè)計體系基本上是基于美國的計劃而來的。年美國公路戰(zhàn)略研究計劃（）進行一項為期五年耗資萬美元的瀝青課題研究，旨在制定一個新的瀝青和瀝青混合料規(guī)范、試驗和設(shè)計方法。瀝青課題的最終研究成果稱為，它是的縮寫，中文意思就是高性能瀝青路面。它包括了一個膠結(jié)料規(guī)范、混合料設(shè)計體系和分析方法。在美國，基本上由美國聯(lián)邦公路局（）負責(zé)對推廣，并得到了的全力支持，至年，新的膠結(jié)料性能規(guī)范將全面取代針入度規(guī)范和粘度規(guī)范，至年，混合料設(shè)計方法將全面取代馬歇爾混合料設(shè)計方法。到年，路面

12、設(shè)計規(guī)范將與混合料設(shè)計接軌，推出新一輪路面設(shè)計規(guī)范。美國的統(tǒng)計數(shù)字表明，年，共有個工程使用混合料設(shè)計，年為個工程項目，而年將達到個工程項目，幾乎是年的四倍，這些項目代表了全美的熱拌瀝青工程項目，也表明了美國對的決心。年當(dāng)項目結(jié)束的時候，體系雖然說取得了不少突破性的進展，但是自身仍然存在不少技術(shù)上的問題沒有解決，它的推廣與應(yīng)用也受到了許多阻力。不過，體系從它誕生的那天起，就處在一種發(fā)展和修正的過程中。悶我們看到的設(shè)計水準(zhǔn)，和它剛推出來時相比，已經(jīng)有了不少的改第一章緒論進。美國全國瀝青技術(shù)中心（）對全國約個路面調(diào)查，主要評價它的丌裂、松散剝落、車轍的數(shù)量，在調(diào)查八個州的個路面中表明短期性能是好的，

13、因為時間最長也只有年，其中個項目是好的，個基本上是好的，個是差的，一些早期問題主要來由基層或施工缺陷造成的。而且總的來說的、級設(shè)計，作為預(yù)測路面隨時間而產(chǎn)生的永久變形、疲勞開裂和低溫開裂程度的方法，都不是很理想。目前，美國大多數(shù)州只采納的級設(shè)計水準(zhǔn)一體積設(shè)計法。我國的研究現(xiàn)狀目前我國的技術(shù)的引進和應(yīng)用可以說是方興未艾。自重慶公路科學(xué)研究所于年月編譯出版瀝青研究項目的專題情報資料以來，江蘇省交通科研院于年引進了全套的儀器和設(shè)備。我國的其它地方的研究和施工單位，也紛紛購買或即將采用體系的設(shè)備和儀器。在淮江高公路的淮陰連接線上，江蘇省交通科研院對面層上下層全面采用了型混合料類型進行鋪筑，取得了很好的

14、效果。而這也是我國首條真正系統(tǒng)采用技術(shù)的瀝青路面，也堅定了繼續(xù)推廣技術(shù)的信心。在上海，同濟大學(xué)的研究人員也在浦東鋪筑了試驗路，對結(jié)合料規(guī)范、空隙率和瀝青用量等系列問題提出了自己的看法。另外，在山東的京福高速公路的一些路段，諸如濟南西外環(huán)和黃河二橋，也采用或部分采用技術(shù)，對原材料的選擇、混合料級配的選擇、混合料的施工配合比設(shè)計和路面的施工質(zhì)量保證和控制體系等諸多方面進行了研究。引進瀝青混合料的設(shè)計方法，其目的是提高瀝青路面的使用質(zhì)量，減少瀝青路面的早期破壞，延長瀝青路面的使用壽命。過去，用馬歇爾穩(wěn)定度試驗方法設(shè)計的瀝青路面早期破壞相當(dāng)嚴(yán)重，因此用混合料設(shè)計方法進行混合料設(shè)計時，同時進行馬歇爾試驗

15、，得到混合料相應(yīng)馬歇爾試驗技術(shù)性能指標(biāo)，有助于進一步了解設(shè)計方法與馬歇爾試驗設(shè)計方法的差別，以利于改進馬歇爾試驗方法。不過即使研究單位大力推廣設(shè)計和分析方法。但是由于該設(shè)計方法需要昂貴的設(shè)備和大量的氣候資料，同時該體系是只是針對美國道路出現(xiàn)的情況的。因此目前在我國推廣的前景并不理想，但是該設(shè)計分析體系的思想是非常值得借鑒的。針對我國的具體國情，可以首先吸取設(shè)計水準(zhǔn)一體積設(shè)計法的精華，結(jié)合現(xiàn)有條件吸收應(yīng)用，來提高我國現(xiàn)有的瀝青混合料的設(shè)計水平。?。核苋?#177;！笪堡苧高速公路瀝青混合料配合比設(shè)計的研究研究的主要內(nèi)容對馬歇爾設(shè)計法與設(shè)計法中的集料級配進行對比分析、研究，在試驗的基礎(chǔ)上對瀝青

16、混合料標(biāo)準(zhǔn)礦料級配進行修訂，使級配更符合實際的需要，并且用計算機實現(xiàn)瀝青混合料配合比的計算：對馬歇爾設(shè)計法與設(shè)計法確定最佳的瀝青用量過程的分析、研究，比較兩者得出的最佳的瀝青用量優(yōu)劣，得到適合我國國情的確定最佳瀝青用量的方法：研究瀝青混合料馬歇爾試驗配合比設(shè)計方法及設(shè)計指標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)，通過和美國設(shè)計系統(tǒng)進行比較，確定在保證空隙率為的前提下，適合的馬歇爾試驗的擊實次數(shù)；借鑒國內(nèi)外在體積指標(biāo)上的規(guī)定，通過大量的對比實驗，確定適合的體積指標(biāo)。研究的技術(shù)路線對瀝青混合料標(biāo)準(zhǔn)礦料級配表進行修訂，主要是通過引進旋轉(zhuǎn)壓實機，利用它來選擇瀝青混合料的級配，在規(guī)范沒有較大變動之前，我國的型瀝青混合料仍屬于馬歇爾設(shè)計

17、的密實級配混合料，但可適當(dāng)離開最大密度線，尤其是和，更要離開中值，這樣可避開禁區(qū)，然后利用的概念和旋轉(zhuǎn)壓實儀來分析一下符合規(guī)范級配要求的粗、中、細三種級配的結(jié)構(gòu)能力，并比較三種級配的馬歇爾技術(shù)指標(biāo)和體積性質(zhì)，并與我國現(xiàn)行的中值級配進行比較，選取最強的級配作為我們馬歇爾設(shè)計的級配；分別進行馬歇爾設(shè)計法與設(shè)計法的最佳瀝青用量確定試驗，對兩者得出的瀝青量的差異進行比較、研究，以確保空隙率基本上在左右為目標(biāo)，來得到適合我國國情的確定最佳瀝青用量的方法；在研究瀝青混合料馬歇爾試驗配合比設(shè)計方法、設(shè)計指標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)時，將相同材料、相同級配組成的瀝青混合料經(jīng)過馬歇爾擊實試驗和的旋轉(zhuǎn)壓實試驗成型作成試件之后，進行

18、傳統(tǒng)的馬歇爾試驗以得到用兩種不同成型條件下?lián)魧嵈螖?shù)與旋轉(zhuǎn)壓實次數(shù)的相互關(guān)系，確定適合的擊實次數(shù)：分別對石灰?guī)r和玄武巖這兩種具有代表性的石料進行不同級配的研究，如一，等不同空隙率的混合料，成型馬歇爾試件，采用不同的方法測定和計算混合料的最大理論密度，以得到適應(yīng)我國的最大理論密度確定的方法；同時進行水中稱重法、蠟封法、表干法和體積法的試驗，得到對于混合料實際密度確定的合適方法。第二章瀝青混合料級配設(shè)計的研究第二章瀝青混合料級配設(shè)計的研究瀝青混合料配合比設(shè)計中級配的選擇是一個至關(guān)重要的內(nèi)容，直接決定著瀝青路面的使用性能。我國在進行瀝青混合料馬歇爾設(shè)計時沒有一個級配選擇的概念，一旦混合料類型確定，在進

19、行配合比設(shè)計時，千方百計地將級配進行調(diào)整，使合成級配盡可能符合規(guī)范規(guī)定的中值。這種方法的優(yōu)點是簡單易行，但缺乏靈活性，且不同的集料其表面特征、物理、化學(xué)特性體不同，不然會有不同的級配要求。實踐表明用級配中值設(shè)計的混合料不一定是最佳的瀝青混合料。特別是我國南方地區(qū)多雨高溫，用現(xiàn)有中值級配建成的瀝青路面經(jīng)常出現(xiàn)車轍、水損害現(xiàn)象。這就需要對現(xiàn)有的級配選擇方法進行改進。在現(xiàn)今美國實行的設(shè)計體系中。它不僅引進了禁區(qū)和控制點的概念，更重要的是打破了中值級配的傳統(tǒng)思想，提出了級配確定的新方法。體系要求級配首先要滿足集料級配范圍標(biāo)準(zhǔn)，然后初選三種級配結(jié)構(gòu)，進行壓實特性和體積特性的評價，最后確定設(shè)計級配。在本章

20、中，將通過對礦質(zhì)集料的級配理論，瀝青混合料的結(jié)構(gòu)組成類型理論的分析，以及對傳統(tǒng)馬歇爾設(shè)計體系和設(shè)計體系在級配確定過程的研究，借鑒混合料設(shè)計方法，對我國現(xiàn)行的級配進行調(diào)整，找到更適用于我國的瀝青混合料級配。概述礦質(zhì)集料的級配理論一個良好的礦質(zhì)級配組成，應(yīng)該是在熱穩(wěn)性允許的條件下礦料空隙率為最小，以及為保證有足夠的裹覆瀝青所需的結(jié)構(gòu)表面積，以保證礦料之間處于最緊密的狀態(tài)，并為礦料與瀝青之間互相作用創(chuàng)造良好條件，使瀝青混合料最大限度地發(fā)揮其結(jié)構(gòu)強度的效應(yīng)，從而獲得最好的使用品質(zhì)。通常，密實的瀝青混合料可具有較高的強度、較好的耐磨耗和抗疲勞性能，且不透水、耐老化，路面的使用壽命也長，因此，對于用作用面

21、的瀝青混合料，多年來國內(nèi)外大都趨向于采用密實型級配。目常用的級配理論，主要有最大密實度理論和粒子干涉理論。前理論，主要描述了連續(xù)級配的粒徑分布，可用于計算連續(xù)級配。后一理論，不僅可用于計算連續(xù)級配，而且也可用于計算間斷級配“”。礦質(zhì)混合料最佳級配組成可按連續(xù)級配和問斷級配兩種方式考慮。（一）按連續(xù)級配組成最佳級配連續(xù)級配是某一混合料在標(biāo)準(zhǔn)篩孔配成的套篩中進行篩析時，所得的級配曲線爾南人學(xué)碩十學(xué)位論文高速公路瀝青混合料配合比垃計的研究平順圓滑，具有連續(xù)的（不問斷的）性質(zhì)，相鄰粒徑的粒料之間，有一定的比例關(guān)系（按重量計）。這種出大到小，逐級粒徑均有，按比例互相搭配組成的礦質(zhì)混合料，稱為連續(xù)級配混合

22、料。用連續(xù)級配組成最佳級配的理論有下述幾種：富勒最大密度曲線富勒（）根據(jù)試驗提出一種理想級配，認為：級配曲線愈接近拋物線時，則其密實度愈大，空隙率愈小，礦質(zhì)混合料的通過百分率與粒徑的關(guān)系為只，（）式中：。一粒徑為時礦料的通過百分率（）；一礦料的最大粒徑（）；。一欲計算的某級配礦料的粒徑（）；當(dāng)粒徑等于最大粒徑時，則通過量等于泰波公式泰波（）認為泰勒曲線為一種理想的級配藍線，實際礦料的級配應(yīng)允許在一定范圍內(nèi)波動，故將富勒最大密實度曲線改為次冪的通式，即：臚（臺卜式中：。一粒徑為時礦料的通過百分率（）；礦料的最大粒徑（）；。一欲計算的某級配礦料的粒徑（）；為試驗指數(shù)。（）從上式可以看出，當(dāng)時的拋物

23、線，即為富勒曲線。根據(jù)試驗認為之間，級配具有較好的密實度。我國的簡化公式我國在實踐的基礎(chǔ)上，提出了直接以礦料通過百分率的遞減率為參數(shù)的計算公式：只（）式中：。一第級配料的通過百分率（）；（）一礦料按粒徑分級的順序數(shù)。當(dāng)最大粒徑為時，一；礦料粒徑按遞減，當(dāng)時，；，余類推；一通過百分率的遞減率，即礦料中最大粒徑為時，其通過百分率為；粒徑為時，：時，其通過百分率為，其余類推。，北方取，南方取為最好。本法計算較為簡單，只要根據(jù)路面厚度控制最大粒徑，即從最大粒徑為第一第二章瀝青混合料級配設(shè)計的研究級百分率為女，不斷乘以即可得出后一級的通過百分率，直接應(yīng)用計算所得繪制級配曲線。此外，還有魏矛斯（）的粒子干

24、擾理論和佛爾那斯安德伯格）的百分比法等，所有這些方法的計算結(jié)果都基本一致，其規(guī)律都是各級篩上通過百分率按一定比例遞減。只是遞減的比率（即所乘遞減系數(shù)）不同時，粗細顆粒的相對含量有所差別而已。重要的是確定好最合適的遞減系數(shù)。（二）按間斷級配組成最佳級配間斷級配是在礦質(zhì)混合料中剔除其一個分級或幾個分級形成一種不連續(xù)的混合料。這種混合料稱為間斷級配混合料。但在實際使用中，由于礦質(zhì)混合料的最大粒徑往往受到限制，不能任意增大，因而其分級數(shù)也受到限制，且大小粒級間尺寸相關(guān)過于懸殊，在用于流動性較大的混凝土拌和物中，集料易產(chǎn)生離析現(xiàn)象。通常以一個連續(xù)級配的集料為骨料，在保證集料骨架不被擠開的條件下，用另一個

25、連續(xù)級配的細集料來填隙，亦可形成一個既具有高密實度，又具有高內(nèi)阻力的密實骨架結(jié)構(gòu)。繪制級配范圍曲線的方法在我國為用半對數(shù)坐標(biāo)。即首先按對數(shù)計算出各種顆粒粒徑（或篩孔尺寸）在橫坐標(biāo)上的位置，而表示通過（或存留）百分率的縱坐標(biāo)則按普通算術(shù)坐標(biāo)繪制。但實際上由理論法計算的礦料級配很難直接應(yīng)用，一方面計算得到的級配范圍很難適用于所有篩孔，使用上有困難；另一方面在實際使用中粒徑必須根據(jù)路面的結(jié)構(gòu)組成及混合料的使用部位（層次或路面等級等）對級配作不同的調(diào)整。這就使選擇理論用的、等系數(shù)發(fā)生困難，因此由長期實踐得出的經(jīng)驗便非常寶貴。在經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，根據(jù)工程實踐的具體情況對級配作一些微調(diào)，使之路用性能更佳，并盡

26、量使級配曲線順滑。瀝青混合料的結(jié)構(gòu)組成類型理論壓實成型的瀝青混合料是由礦質(zhì)集料、瀝青結(jié)合料和殘余孔隙所組成的一種具有空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的多相分散系，其材料屬性為顆粒性材料。顆粒性材料的強度構(gòu)成起源于內(nèi)摩阻力和結(jié)合力。對于瀝青混合料，它的力學(xué)強度主要是取決于骨料顆粒陽的摩擦力和嵌擠力、瀝青膠結(jié)料的粘結(jié)性以及瀝青與骨料之間的粘附性等方面。不同級配組成的瀝青混合料，具有不同的空間結(jié)構(gòu)類型，也就具有不同的內(nèi)摩阻力和粘結(jié)力。因此，瀝青混合料的結(jié)構(gòu)組成對其強度構(gòu)成又起著舉足輕重的作用。瀝青混凝土路面所用的瀝青混合料通常是按密實級配原理構(gòu)成的瀝青混合料。根據(jù)這種混合料網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中“嵌擠成分”和“密實成分”所占的不同

27、比例，一般認為瀝青混合料的組成結(jié)構(gòu)形念有￥十典型類型即密實懸浮結(jié)構(gòu)；骨架空隙爾南人學(xué)碩十學(xué)位論文高速公路泐青混合料西己合比設(shè)計的研究結(jié)構(gòu)：密實骨架結(jié)構(gòu)。密實懸浮結(jié)構(gòu)：這種結(jié)構(gòu)形態(tài)的瀝青混合料，通常采用連續(xù)型級配，骨料的顆粒尺寸由大至，連續(xù)存在。這種材料中含有大量細料，而粗料數(shù)量較少，且互相之問沒有接觸，不能形成骨架，粗顆粒猶如“懸浮”在細顆粒之中。這種瀝青混合料表現(xiàn)為粘結(jié)力較高，而內(nèi)摩阻力較小。用這種瀝青混合料修筑的瀝青路面，由于受瀝青材料性質(zhì)的影響較大，故它的穩(wěn)定性較差。常用的上面層型瀝青混合料就是這種結(jié)構(gòu)。骨架空隙結(jié)構(gòu)：采用連續(xù)開級配的瀝青混合料屬于這一結(jié)構(gòu)類型。在這種瀝青混合料中，粗骨料

28、較多，而細料數(shù)量較少，因此，雖然能形成骨架，但其殘余空隙較大。這種材料的內(nèi)摩阻力較大，而粘結(jié)力較小。因此修筑的瀝青路面，受瀝青性質(zhì)的影響較小，因而其穩(wěn)定性較好。密實骨架結(jié)構(gòu)：是綜合兩種類型組成的結(jié)構(gòu)?；旌狭霞扔幸欢〝?shù)量的粗骨料形成骨架，又根據(jù)殘余空隙的多少加入細料，從而形成較高的密實度。這種瀝青混合料同時具有較高的粘結(jié)力和內(nèi)摩阻力。間斷級配即是按此原理構(gòu)成的，典型的混合料類型是。集料級配組成設(shè)計設(shè)計不僅引入了限制區(qū)（禁區(qū)）和控制點的概念，更重要的是打破了中值級配的傳統(tǒng)思想，提出了級配選擇的新方法。禁區(qū)和控制點的級配圖的基準(zhǔn)為次方圖。該圖的最大特點是最大密實度級配，該級配為從最大集料尺寸至原點的

29、一條直線；最大密實度級配代表集料顆?；ハ嗯浜线M入可能最緊密排列的級配。而體系又進一步明確了集料的尺寸定義：集料公稱最大尺寸：第一個篩余大于的篩子尺寸的上一級篩予尺寸。集料最大尺寸：大于集料公稱最大尺寸的篩子尺寸?；旌狭象w積設(shè)計的級配還規(guī)定了控制點和禁區(qū)進行的。設(shè)置控制點是要求集料級配不得超出規(guī)定得區(qū)間，控制點分別放設(shè)于公稱最大尺寸篩，中等篩（）和最小篩（）處。禁區(qū)處于沿最大密度級配線中等篩和篩之間，禁區(qū)形成一個級配不能通過的帶。由于禁區(qū)的目的有兩個，一是為了限制砂的用量，二是為了提供足夠的。通過禁區(qū)的級配被稱為“駝峰級配”，因在此區(qū)域具有駝峰形特征。在多數(shù)情況下，駝峰級配表示為一種多砂混合料，

30、或相對于總砂量來說細砂太多的混合料。這種級配的混合料在施工期間常會出現(xiàn)壓實問題，并表現(xiàn)為在使用期間抗永久變形的能力第二章溯青混合料級配設(shè)計的研究不足。同樣，禁區(qū)防止級配跟隨最大密度線進入細集料尺寸。遵從這種最大密實度的級配常具有不適宜的。這樣的級配對瀝青含量極為敏感，即使瀝青含量少許變化都容易形成塑性。因此，設(shè)計級配結(jié)構(gòu)時應(yīng)使設(shè)計級配處于控制點并避丌禁區(qū)滿足的要求。表集料級配控制點最大公稱尺寸一控制點（通立百分率）集料級配控制點篩孔尺寸最大最小最大最小最大最小最大最小最大最小表禁區(qū)內(nèi)篩集料禁區(qū)界限最大公稱尺寸時篩孔尺寸的最小和最大界限（最小和最大通過百分率）孔尺寸最大最小最大最小最大最小最大最

31、小最大最小居于控制點之間且避開禁區(qū)的設(shè)計集料結(jié)構(gòu)，滿足級配要求，則稱為級配。瀝青混合料級配的控制點和禁區(qū)由混合料中級配的最大公稱尺所確定，用集料公稱最大尺寸來界定混合料級配，各種級配對于控制點與禁區(qū)的規(guī)定見表，表。查壹叁堂嬰主堂焦堡奎集料級配的選擇立婆坌墮塑宣堡魚型墮絲生墜墅塑堅體系要求級配首先要滿足集料級配范圍標(biāo)準(zhǔn)，然后初選三種集料結(jié)構(gòu)，進行壓實特性和體積特性的評價，最后確定設(shè)計集料級配我國傳統(tǒng)的規(guī)范，是根據(jù)不同的集料結(jié)構(gòu)類型確定一個級配范圍，具體設(shè)計時，確定一種級配結(jié)構(gòu)，然后，按級配范圍的中值來控制。這種方法的優(yōu)點是簡單易行，但缺乏靈活性，特別是當(dāng)集料的特性發(fā)生變化時，無法進行有效的調(diào)整。

32、有時遇到某種特定的集料，選擇的級配中值，總是不能滿足要求。而且級配結(jié)構(gòu)的本身有效性，也缺乏有效的評價標(biāo)準(zhǔn)，往往根據(jù)經(jīng)驗來判斷。集料級配選擇，打破了以往的只有空隙率的單一評價指標(biāo)，同時，考慮了等關(guān)鍵的體積指標(biāo)，可以很好地甄別集料結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣。即使馬歇爾方法中，采用集料選擇，馬歇爾方法自身也沒有有效和足夠的判別指標(biāo)，來支持集料的選擇?！凹壟涫沁x出來的，而不是簡單地符合中值”?？梢哉f是體系思想的精髓之一。級配類型的設(shè)計和馬歇爾設(shè)計基于對現(xiàn)行的馬歇爾設(shè)計體系中級配選擇方法進行改進的想法，我們在比較馬歇爾設(shè)計體系和美國設(shè)計體系確定級配時，采用在符合現(xiàn)有規(guī)范的級配范圍內(nèi)選擇符合美國設(shè)計體系要求的粗，中，細三

33、種級配，結(jié)合我國實行的以級配中值為所選定的設(shè)計級配的方法，分析這些級配在美國設(shè)計體系和在傳統(tǒng)的馬歇爾設(shè)計體系中表現(xiàn)出的優(yōu)劣性，并結(jié)合它們的路用性能選取最強的級配作為我們改進后的馬歇爾設(shè)計級配。本次試驗是以級配類型為研究級配，進行一系列的試驗。集料采用石灰?guī)r，瀝青為瀝青。其級配組成見表，其中級配是現(xiàn)行的中值級配：級配是在范圍內(nèi)，且是符合一要求的一中級配；級配是在范圍內(nèi)，且是符合要求的細級配，同時也是避開禁區(qū)的的中值級配變形形式；級配是在一范圍內(nèi)符合一要求的一粗級配。表范圍內(nèi)種級配組成的礦料重量百分率淡通過下列篩孔尺寸（）第二章！青混合料級配毆計的研究加一的伯們圖一范圍內(nèi)的種級配圖理論分析參考瀝青

34、混合料的結(jié)構(gòu)組成類型理論，如果以和為界，來劃分瀝青混合料的級配組成，可以清晰的看到級配的組成是粗、中、細集料分別占三分之一，它的結(jié)構(gòu)是比較均勻的。它的的通過率有，屬于比較密實的一種瀝青混合料，與級配的粗級配相比高些，與級配的中值和級配的細級配相比，稍微低了一點，總體來說還是有較好的水穩(wěn)定性；它的的通過率有，與級配的粗級配相比低些，但與級配的中值和級配的細級配相比高了，因此從總體來說還是有較好的骨架結(jié)構(gòu)，具有較好的抗車轍能力。從總體來看，級配是介于密實懸浮結(jié)構(gòu)和骨架空隙結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)具有很好的水穩(wěn)定性，同時又有較好的抗車轍的能力。與級配和級配的密實懸浮結(jié)構(gòu)的高溫穩(wěn)定性較差，和級配的密實骨架結(jié)構(gòu)

35、的水穩(wěn)定性差相比，級配的性能應(yīng)該是最好的。、南人學(xué)碩十學(xué)位論文高速公路瀝青混合料配合比設(shè)計的研究級配類型的設(shè)計和馬歇爾設(shè)計試驗級配的瀝青混合料設(shè)計根據(jù)集料的性質(zhì)（密度）來計算出初選的四個級配的初始用油量，然后用初始用油量成型試件，根據(jù)試驗結(jié)果，計算出這四個級配的瀝青混合料在空隙率為時所需的瀝青用量及相應(yīng)的瀝青混合料其它性質(zhì)。將所得的瀝青混合料的壓實特性和體積特性的評價與規(guī)范要求進行比較，最后確定設(shè)計集料級配。）按照經(jīng)驗公式估算瀝青用量。試驗混合料的密度特性表集料毛密度（）各種集料的密度試驗結(jié)果匯總表集料視密度（）試驗混合料的毛體積密度（。）和表觀密度（。）可采用如下公式進行估算“”，舞若各”億

36、。，式中：一試驗混合料的毛體積或表觀密度；，一各種集料質(zhì)量的百分率；。，一各種集料的毛體積密度或表觀密度。以級配為例，其毛體積密度和表觀密度分別為：一、一廣一面一廣礦玎一一一一一一一一一（）山于礦質(zhì)集料是一種多孔性材料，在與瀝青膠結(jié)料混合時，這些孔隙將吸收一定量的瀝青。可見，瀝青混合料中瀝青膠結(jié)料的用量與集料的空隙性密切相關(guān)。為第一二章瀝青混合料級配沒計的研究此，首先需要計算集料的有效密度，然后計算集料吸收瀝青膠結(jié)料的體積，根據(jù)混合料的公稱最大尺寸計算有效瀝青膠結(jié)料的體積，最后計算初始試驗瀝青膠結(jié)料用量。瀝青試驗混合料的有效密度（）可用下式估算：。¨（。一）（）式中一集料混合物的有效

37、密度；一集料混合物的毛體積密度：一集料混合物的表觀密度。以級配為例，其混合料的有效密度為：，（）（）估算的四個級配混合料的毛體積密度、表觀密度和有效密度如表所示表集料特性參數(shù)試驗級配混合料的密度特性試驗級配編號毛體積密度（）表觀密度。（）有效密度。（）瀝青膠結(jié)料用量集料空隙吸收的瀝青膠結(jié)料體積（。）由下式計算：蕊。（）萬一專、）式中：。一集料吸收的瀝青膠結(jié)料體積；一瀝青膠結(jié)料的重量百分比；。一集料混合物的重量百分比；一瀝青膠結(jié)料的密度；。一空隙的體積。以級配為例，當(dāng)假定瀝青膠結(jié)料用量（）為、集料含量（）為、空隙率（。）為，實測的瀝青膠結(jié)料的密度（）為是，估算的集料混合物吸收的瀝青膠結(jié)料體積為：

38、?。核苋帽?#177;蘭笪絲塞壹鯊坌墮塑壹鯊全整墼魚些墾旦笪！里礦：。（）上一上）：，、級配：。級配：。級配：。有效瀝青膠結(jié)料的體積可由下式確定”。一（）（）式中：。一集料混合物的公稱最大篩尺寸（）四個級配集料混合物的公稱最大篩尺寸均為，因此，有效瀝青膠結(jié)料體積均為：。一（）每一立方厘米混合料中的集料質(zhì)量用下式計算：啥瓢（）（）彬以級配為例：，揣口、級配：。級配：。級配：。最后可用下式計算初始試驗瀝青膠結(jié)料用量（）：只。：毒婪嗥當(dāng)島氣瓦可百瓦而。（）刈式中：一混合料質(zhì)量中的膠結(jié)料質(zhì)量百分數(shù)。四個試驗級配瀝青混合料的瀝青膠結(jié)料用量分別為：級配：，?。核埽。?！±?。海。ǎ┘壟洌杭壟洌旱?/p>

39、一章瀝青混合料級配設(shè)計的研究級配：將上述試算結(jié)果匯總?cè)缦卤肀砑壟涔烙嬙囼灋r青膠結(jié)料用量結(jié)果匯總表（）（咖）（）注：、。、。、。、。、，分別代表瀝青膠結(jié)料質(zhì)量百分率、瀝青膠結(jié)料比重、集料質(zhì)量百分率、被吸收的瀝青膠結(jié)料體積百分率、有效瀝青膠結(jié)料的體積百分率、試驗級配每一立方厘米混合料中的集料質(zhì)量和初始試驗瀝青含量。）用求出的各級配的估算瀝青用量成型試件，瀝青混合料的拌和溫度和壓實溫度依據(jù)瀝青試驗中的粘溫曲線，采用旋轉(zhuǎn)壓實儀成型試件，設(shè)定旋轉(zhuǎn)壓實儀的單位壓力為，根據(jù)一般高速公路工程的要求選擇壓實次數(shù)次、次、。次。估算出的瀝青用景各級配旋轉(zhuǎn)壓實試驗結(jié)果見表。表級配試驗級配瀝青混合料壓實特性匯總表。勰“。注：一表示最大理論相對