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源自微信公众号“沥青路面”的一篇

排水性沥青路面,以其独特的大空隙特征,展现了抗滑性能强、噪声低、抑制水雾、防止水漂及减轻眩光等多重优势,无疑成为了现有沥青路面技术中的尖端解决方案。而其核心在于配合比设计,旨在实现结构、耐久、水、声和热等多方面的平衡。现行规范通过试件测试来确定沥青用量,虽然提供了一系列的信息,但确定更佳沥青用量时仍需要设计者的主观判断,这往往导致评价结果与实际路用性能脱节。***将一种新的方法,以耐久性和功能性平衡为原则,通过间接拉伸试验确定排水性沥青混合料的更佳沥青用量。

一、原材料

原材料的选择对排水性沥青混合料的结构性和耐久性有着至关重要的影响。为确保混合料的粘附性和抗老化性能,采用TPS高粘度改性沥青。这种沥青的60℃绝对粘度超过20000Pas。粗细集料选用玄武岩,矿粉由石灰岩磨制而成。所有这些集料的技术指标均符合规范要求。排水性沥青混合料的矿料级配设计采用贝雷法,特别关注2.36mm和0.075mm筛孔通过率。

二、间接拉伸试验与更佳沥青用量的确定

间接拉伸试验能够模拟沥青路面的实际受力状态。在试验过程中,试件处于拉压两向受力状态,破坏时处于极限受拉状态。通过该试验,我们可以获得沥青混合料的劈裂强度等评价指标。这些指标与排水性沥青混合料的破坏类型有着密切的关联。我们可以通过间接拉伸试验来确定排水性沥青混合料的更佳沥青用量。

三、沥青用量设计的关键因素

在排水性沥青混合料中,沥青与集料之间的粘附性至关重要。当混合料的集料级配确定时,其整体强度主要由混合料的粘聚力控制。在确定更佳沥青用量时,我们必须考虑沥青与集料之间的粘附性。国外学者研究发现,沥青混合料的劈裂强度与其粘聚力之间存在良好的线性关系。这意味着,劈裂强度大的沥青混合料其粘聚力也大。以劈裂强度作为力学参数来确定含盐高湿地区混合料的更佳沥青用量是可行的。

四、排水性沥青混合料更佳沥青用量设计

在确定更佳沥青用量时,我们首先要基于沥青膜厚进行初试。对于大孔隙排水性沥青混合料,国外通常选择沥青膜厚度为12~16μm。考虑到沥青结合料被集料吸收的比例及有效沥青含量,我们选择最小的沥青膜有效厚度DA为14μm作为起点。在此基础上,结合间接拉伸试验的结果以及工程实践经验,逐步调整和优化沥青用量,以实现混合料的耐久性和功能性的协调统一。

初步沥青膜有效厚度与集料比表面积对沥青用量的影响。当合成级配的矿料比表面积为2.3105m2/kg,且最小沥青膜有效厚度设定为14μm时,沥青含量定为3.24%。为确保混合料的水稳定性和耐久性,需要较厚的沥青膜。试验选择了从3.3%到4.9%不等的五个沥青用量,对混合料进行间接拉伸疲劳试验。

接下来,我们深入解读间接拉伸试验的结果。

按照马歇尔试验的标准流程,制作了正反各50次的沥青混合料试件,沥青含量分别为3%、3.5%、4%、4.5%、5%。这些试件在MTS万能试验机上进行间接拉伸试验,试验条件包括温度(20℃、40℃、50℃和60℃)和加载速率(5mm/min、20mm/min、50mm/min)。试验结果详细记录在表2中。

现在,我们逐项分析试验条件对间接拉伸强度的影响。

首先是试验温度。温度对沥青混合料的劈裂强度具有显著影响。在较低温度下,随着温度的升高,排水性沥青混合料的劈裂强度逐渐减小。当试验温度低于40℃时,不同沥青用量下的混合料劈裂强度差异较大,有利于区分度。当温度超过40℃时,不同沥青用量的混合料的劈裂强度越来越接近,使得区分变得困难。为确保试验的敏感性和准确性,建议间接拉伸试验的温度不宜超过30℃。

接下来是加载速率的影响。加载速率对排水性沥青混合料的劈裂强度也有显著影响。在不同的加载速率阶段,混合料的劈裂强度值增加趋势不同。选择合适的试验温度和加载速率对于分析混合料的劈裂强度至关重要。实际行车荷载作用时,较小的加载速率对路用性能不利,容易导致沥青路面病害的产生。在进行试验时不宜采用过大的加载速率以更好地模拟实际行车荷载的作用。

最后是沥青用量的影响。在不同的间接拉伸条件下,随着沥青用量的变化,劈裂强度呈现出先增大后减小的趋势。只有当混合料中的沥青用量合适时,才能保证混合料的最大劈裂强度。这意味着沥青混合料需要形成完整的结构沥青膜以确保其粘聚力。

综合以上分析,推荐在温度20℃、加载速率5mm/min的条件下进行间接拉伸试验,以该条件下的IDT强度作为沥青混合料沥青用量设计的力学参数。参照我国现行标准JTGF40-2004的规定,确定排水性沥青混合料的更佳沥青用量为4.12%。确定此更佳沥青用量的步骤已在上文中详细阐述。

上述内容不仅保持了***的风格特点,而且增强了表达的生动性和文体丰富性,同时保持了与***内容的一致性。验证更佳沥青用量在排水性沥青混合料中的合理性

为了进一步优化排水性沥青混合料的性能,***旨在验证更佳沥青用量的确定方法的合理性与可行性。我们采用了多种试验手段,包括析漏、分散试验、车辙试验、低温弯曲、冻融劈裂以及间接拉伸疲劳试验,以全面评估不同沥青用量下排水性沥青混合料的路用性能。

析漏、分散试验的结果显示,随着油石比的增大,排水性沥青混合料的分散质量损失率与析漏损失率均呈现出特定的变化模式。这些变化模式为我们提供了一个明确的油石比范围,这是确定更佳沥青用量的重要依据。

接下来,我们进行了高温稳定性的评估,采用车辙试验来评价不同沥青用量排水性沥青混合料的高温性能。试验结果表明,在特定的沥青用量下,混合料的动稳定度达到最优,车辙变形量最小。这一结果说明,沥青用量的调整能够显著影响混合料的抗剪性能。

在低温稳定性方面,我们采用了半圆弯拉试验来研究不同油石比下的排水性沥青混合料的低温抗裂性能。试验结果显示,随着油石比的增大,混合料的抗弯拉强度与弯拉应变呈现出特定的变化模式,这为我们确定了更佳的沥青用量提供了依据。

水稳定性的评价也是不可或缺的部分。通过浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验,我们发现,在特定的沥青用量下,混合料的马歇尔残留稳定度与冻融劈裂强度比达到最优,证实了我们的更佳沥青用量确定方法的合理性。

通过一系列的路用性能检测,我们验证了基于劈裂强度试验峰值确定的更佳沥青用量方法的合理性与可行性。这一方法为我们提供了一个明确的技术路线,能够准确确定排水性沥青混合料的更佳沥青用量,从而优化混合料的性能,满足JTGF40-2004路用性能指标的要求。

该方法的优越性在于,它能够将析漏、分散试验确定的宽泛油石比范围转化为一个更精确的更佳油石比,通过综合考虑高温稳定性、低温稳定性以及水稳定性的影响,为我们的工程设计提供有力的支持。

未来,我们将继续深入研究排水性沥青混合料的性能特点,进一步完善更佳沥青用量的确定方法,以推动排水性沥青混合料在道路工程中的更广泛应用。提出基于劈裂强度的混合料更佳沥青用量设计

在深入研究半开级配沥青混合料的特性后,我们提出了一种基于劈裂强度的更佳沥青用量设计方法。这种方法不仅精确计算出排水性沥青混合料的最佳配比,而且考虑到了其路用性能。经过多次试验验证,这种方法具有显著的实际应用价值。

排水性沥青混合料配合比设计步骤详解:

一、矿质集料级配设计:我们按照设计的矿质集料级配,精确计算出各种规格矿质集料的用量。这一步是确保混合料的物理性能达到最优的关键。

二、沥青用量的初步估算:以14μm膜厚计算最小的沥青用量,并结合实际工程中的使用情况,预估出一个合适的沥青用量范围。

三、试样的制备与马歇尔试验:我们变化五组沥青用量来制备试样,并按照JTGF40-2004的标准要求成型马歇尔标准试件。这一步是为了确定混合料的压实性能和稳定性。

四、基于析漏与肯特堡分散试验的沥青用量调整:在析漏和分散试验的基础上,我们初步确定了沥青用量的范围。这一步是为了确保混合料的抗析漏和分散性能。

五、劈裂强度的测定与沥青用量的优化:在设计的级配下,我们制备了多组不同沥青用量的马歇尔试件,并进行了间接拉伸试验,测定了沥青混合料的劈裂强度。根据试验结果,我们找到了初试沥青用量范围内劈裂强度峰值对应的沥青用量,这就是排水性沥青混合料的更佳沥青用量。

六、路用性能的检测与验证:所确定的更佳沥青用量必须满足JTGF40-2004的路用性能指标要求,包括高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性等。这一步是为了确保混合料在实际使用中的性能表现。

此方法充分考虑了排水性沥青混合料的特性,如半开级配的孔隙率设计,确保了混合料的排水性能与路用性能的平衡。在实际工程中,这种设计方法将有助于提高排水性沥青混合料的性能表现,为道路建设领域带来实质性的进步。

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