第11講-熱拌瀝青混合料配合比設(shè)計最佳瀝青用量范圍估算

第11講

熱拌瀝青混合料配合比設(shè)計

最佳瀝青用量、及其范圍估算0.1問題的提出最佳瀝青用量確定是瀝青混合料配合比設(shè)計的核心內(nèi)容之一馬歇爾試驗法需要擬定5個瀝青用量進行擊實試驗，試驗工作量既大，試驗周期又長。如何減少馬歇爾試驗工作量，而又不影響最佳油石比的確定應(yīng)是積極探索的問題。估算法確定最佳瀝青用量及其小范圍20.2研究現(xiàn)狀3研究現(xiàn)狀，文獻【】4一、估算法確定最佳油石比范圍的

技術(shù)思路考慮到最佳油石比不過是上述較大瀝青含量范圍內(nèi)的一個點值，所以，在進行了各種集料的毛體積相對密度、表觀相對密度的測試與礦料級配設(shè)計后，先不進行馬歇爾試驗，而是依據(jù)空隙率、礦料間隙率及瀝青飽和度等技術(shù)標(biāo)準的要求，通過相關(guān)公式的推演、計算，來尋求最佳油石比的范圍，認為同時符合上述體積指標(biāo)要求的油石比構(gòu)成最佳油石比范圍。5然后在此較小的范圍內(nèi)再進行馬歇爾試驗進一步確定最佳油石比，只要這個范圍較小，那么進一步的試驗量就將大為減少，估算法就顯示出其意義。6

二、估算法分析計算過程

1、體積指標(biāo)計算公式及其變換

空隙率計算公式及其變換

7后式代入前式整理得到：8礦料間隙率計算公式及其變換9瀝青飽和度計算公式現(xiàn)行試驗規(guī)程公式美國、現(xiàn)行施工規(guī)范公式102、估算最佳油石比/最佳瀝青含量在VV、VMA技術(shù)標(biāo)準已知的情況下，如果把前式中的瀝青含量和毛體積相對密度看作未知量，那么有方程組：注意式中的Pb，表示瀝青含量11解方程組得：注意，解出的Pa是油石比12方程組解的討論（1）如果認為集料完全不吸收瀝青，則

，上式變?yōu)椋?/p>

——實質(zhì)為有效油石比

(2)兩式相減得：——實質(zhì)為吸收的油石比

133、估算時所需輸入量空隙率的取值范圍：例如3%～5%，但為減少計算工作量，可取范圍中值。礦料間隙率的取值范圍：規(guī)范往往給定最小值的要求，但VMA距最小值不宜太近（不小于0.6%），也不宜過大，對于粗級配混合料一般不大于最小值加2%。瀝青飽和度的取值范圍：例如60%～75%144、估算法舉例礦料級配為AK系列，空隙率技術(shù)標(biāo)準為4%～10%，集料最大粒徑為16.0㎜。據(jù)前述，礦料間隙率取值范圍宜為15.1%～16.5%。瀝青飽和度的技術(shù)標(biāo)準60%～75%，瀝青的相對密度為1.034，礦料的合成毛體積相對密度、表觀相對密度和有效相對密度分別為2.803、2.884和2.868；計算時取空隙率范圍中值VV=7%。把各計算參數(shù)代入方程組求解，根據(jù)計算的瀝青飽和度及其標(biāo)準要求，表1列出了部分瀝青含量的計算結(jié)果。15表1估算法確定最佳瀝青含量范圍體積指標(biāo)技術(shù)標(biāo)準集料吸收瀝青時計算結(jié)果集料不吸收瀝青時計算結(jié)果空隙率/%礦料間隙率/%飽和度/%瀝青含量/%有效瀝青含量/%飽和度/%瀝青含量/%飽和度/%7.07.07.07.07.07.015.515.715.916.116.316.560～7560～7560～7560～7560～7560～754.34.44.54.64.74.83.53.63.73.83.94.059.860.260.761.161.561.93.63.73.83.83.94.054.855.456.056.557.157.616由表可見，同時滿足空隙率、礦料間隙率及瀝青飽和度等體積指標(biāo)標(biāo)準的瀝青含量范圍是4.4%～4.8%，而馬歇爾試驗確定的最佳瀝青含量為4.5%，處于該范圍之間，表明估算法找到了最佳瀝青含量所在的較小范圍。為了比較，表中也列出了根據(jù)Superpave方法計算的有效瀝青含量。另外由表知，認為集料不吸收瀝青時所得瀝青含量明顯偏小，從而造成瀝青飽和度均不合格，因此得不出最佳瀝青含量范圍。表明不考慮集料吸收瀝青時找不出最佳瀝青含量的有效范圍。估算時必須按集料吸收瀝青的情況予以考慮。17為了對估算法確定最佳瀝青含量范圍的有效性與可信性探個究竟，又利用了另外一些瀝青混合料組成設(shè)計的工程實例，現(xiàn)將其估算與試驗的結(jié)果連同上例共5項一并匯于表2。其中前兩項所用集料相同，但級配曲線不同，不過均屬我國AK系列，其最佳瀝青含量為馬歇爾試驗結(jié)果，為筆者的實際試驗；后三項的最佳瀝青含量是美國Superpave體系的設(shè)計結(jié)果，為林繡賢先生的實際試驗。18有效瀝青含量的確定可按下式計算：19表2估算法確定最佳瀝青含量范圍工程實例工程實例礦料相對密度瀝青相對密度最佳瀝青含量范圍估算值/%最佳瀝青含量實測值/%毛體積相對密度表觀相對密度有效相對密度我國AK級配Super-pave級配馬歇爾法Super-pave123452.8032.8132.8512.8752.6582.8842.9012.8982.9192.7002.8682.8832.8892.9102.6921.0341.0341.0291.0291.0394.4～4.84.4～4.84.5～5.34.4～5.35.1～5.74.54.74.64.85.220由表2可見，不論是針對哪種方法的設(shè)計結(jié)果，估算法得到的最佳瀝青含量范圍全部包含了實際試驗確定的最佳瀝青含量，而且這個范圍較小，說明估算法能十分有效地搜索到最佳瀝青含量所在的局部小區(qū)域，進而表明該法確有參考實用價值。21三、討論及結(jié)論

所舉工程實例的最佳瀝青含量全部落在了估算的最佳瀝青含量范圍之內(nèi)，這是偶然現(xiàn)象還是必然事實？事實上，這是一種必然的情形，首先因為油石比的求解過程可逆（方程組求解），其次因為：1、估算法確定最佳瀝青含量范圍時，依據(jù)的是空隙率、礦料間隙率和瀝青飽和度三個體積指標(biāo)的技術(shù)標(biāo)準范圍，這就決定了所估算的最佳瀝青含量范圍是一個理論上的范圍，只有在此范圍內(nèi)的瀝青用量才能保證瀝青混合料的體積指標(biāo)滿足規(guī)范的要求。222、實際最佳瀝青用量的確定盡管還需要考慮穩(wěn)定度和流值的大小，但這兩個指標(biāo)所需要的瀝青用量范圍往往要大于體積指標(biāo)的確定的范圍【回憶】

即：

。因而實際瀝的最佳瀝青用量主要取決于（或就在）體積指標(biāo)決定的范圍（內(nèi)）。

從此意義上講，估算法得到的最佳瀝青含量范圍是衡量實際試驗確定的最佳瀝青含量是否正確的一把標(biāo)尺。

只要是體積設(shè)計法，上述估算法就能必然地確定出最佳瀝青用量的小范圍。

23由表2最佳瀝青含量范圍估算結(jié)果看，估算法的原理解釋了實際工程中為什么各種各樣的級配經(jīng)試驗確定的最佳瀝青含量卻往往都在5%左右的現(xiàn)象。可見，估算法能必然地尋找到最佳油石比或最佳瀝青含量所在的局部小范圍，然后在此小范