CN104631283A - 一种浇注式沥青混合料沥青用量设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浇注式沥青混合料沥青用量设计方法，其特征在于由以下步骤组成：首先保持浇注式沥青混合料合成级配0.075mm筛孔通过率为25％，然后变动2.36mm筛孔的通过率，使级配分别接近于级配范围的上、中和下限，从而设计三组级配；采用土工击实试验方法，将水均匀撒布在合成矿料中，拌匀、击实、烘干，称重和测量体积，结合矿质集料密度可计算矿料间隙率，选择最大干密度对应的矿料间隙率作为试验结果，以沥青刚好填满矿料间隙来换算沥青用量作为最佳沥青用量。本发明一种浇注式沥青混合料沥青用量设计方法，沥青混合料体积特征明显和沥青用量清楚。

Description

一种浇注式沥青混合料沥青用量设计方法

技术领域

本发明属于沥青混合料技术领域，具体的说，涉及一种浇注式沥青混合料沥青用量设计方法。

背景技术

近些年来，浇注式沥青混凝土铺装以使用效果好、维修方便等优点逐渐成为我国钢桥面铺装的主流类型之一。经粗略统计，使用浇注式沥青混凝土铺装的钢桥已达70座以上。

浇注式沥青混合料具有“三高”特点，分别是：矿粉用量高、沥青含量高和施工温度高。“三高”特点使浇注式沥青混凝土具有均匀无缺陷、空隙率接近于0的特征，能够起到绝对防水作用。浇注式沥青混凝土和防水粘结层一起构成强大的防水体系，避免钢板受到雨水腐蚀而出现脱层破坏。

在已经铺筑的浇注式沥青混凝土铺装工程中，均采用了经验设计法进行浇注式沥青混合料配合比设计，具体为：采用接近于级配范围中值的合成矿料级配和7.5％～8.0％的经验沥青含量，以±0.3％变动沥青含量试拌浇注式沥青混合料并进行沥青混合料性能试验(共三组或五组)，并根据混合料的贯入度、贯入度增量、流动度和-10℃低温小梁弯曲破坏应变选择性能相对良好的浇注式沥青混合料配合比作为设计配合比。这样的方法存在浇注式沥青混合料体积特征不明显和沥青用量缺乏依据等不足。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明的目的在于提供一种浇注式沥青混合料沥青 用量设计方法，沥青混合料体积特征明显和沥青用量清楚。

本发明目的是这样实现的：一种浇注式沥青混合料沥青用量设计方法，其关键在于由以下步骤组成：

(1)首先保持浇注式沥青混合料合成级配0.075mm筛孔通过率为25％，然后变动2.36mm筛孔的通过率，使级配分别接近于级配范围的上、中和下限，从而设计三组级配；

(2)三组级配的矿料均采取以下步骤：a、按照设计的矿料级配比例配制至少4组，每组逐级增加和减少水的添加量；然后将水均匀撒布在每组矿料中，充分拌匀后土工击实并脱模烘干，再测量矿料的重量，计算矿料的干密度，然后结合合成矿料的毛体积密度计算矿料间隙率，并绘制含水量-干密度曲线图；b、选择最大干密度对应的矿料间隙率作为试验结果，以沥青刚好填满矿料间隙来换算沥青用量作为最佳沥青用量；

(4)以上内容完成后，根据三组级配的混合料性能试验结果确定所要选择的配合比。

上述步骤(2)中水的首次添加量为矿料总重量的6.5％，并以±1.0％为步距逐级增加和减少水的添加量。

上述步骤(2)中土工击实的参数为：分三层击实，落锤重量2.5KN，落锤高度45cm，每层击实次数15次。

上述矿料脱模后的形状为圆柱型，该形状的矿料模便于技术其体积，同时便于击实。

有益效果： 

(1)最佳沥青含量的确定依据清晰：以沥青刚好填满矿料间隙为理论基础确定沥青含量，此时浇注式沥青混凝土空隙率接近于0从而具有绝对防水作用，同时不致使沥青含量过多而出现高温稳定性问题；

(2)矿料级配性能具有针对性：2.36mm筛孔通过率是浇注式沥青混合料的粗细分界筛孔，对混合料性能影响显著，通过变动该筛孔通过率设计的级配性能全面、准确；

(3)可确定胶结料的合理性：在沥青胶结料粘度过大或过小情况下，体积设计法浇注式沥青混合料性能指标一般难以满足设计要求，因此该方法同时也检验了胶结料粘度是否合理。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例：

(1)首先保持浇注式沥青混合料合成级配0.075mm筛孔通过率为25％，然后变动2.36mm筛孔的通过率，使级配分别接近于级配范围的上、中和下限，从而设计三组级配；

(2)三组级配的矿料均采取以下步骤：

a、按照设计的矿料级配比例配制5组，每组1.3kg；

b、水首次添加量为矿料总重量的6.5％，然后采用喷壶逐次喷洒的方式将水均匀撒布在矿料中，并拌和10min；

c、拌和完成后分三层装料并分层击实，每层15次，落锤重量2.5KN，落锤高度45cm；

d、击实完成后，取下套筒，仔细削去表面多余部分，并脱模、烘干，然后称重和测量体积，脱模需干净，可用少量水冲洗；

e、计算矿料击实烘干后密度(简称干密度)，按照数据剔除异常数据，取平均值。

${\mathrm{\γ}}_t=\frac{p_j}{\mathrm{h\π}{(D/2)}^2}...\left(1\right)$

f、以+1.0％的水添加量为步距，进行2组试验，以－1.0％的水添加量为步距，进行2组试验，最后绘制含水量—干密度曲线图，选取干密度最大的点。

g、根据合成矿料表观相对密度和毛体积相对密度，计算矿料间隙率，并换算沥青用量。

$\mathrm{VMA}=\frac{{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{sb}}-\frac{{\mathrm{\γ}}_t}{{\mathrm{\ρ}}_w}}{{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{sb}}}...\left(2\right)$

$w_x=(\frac{1}{{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{sb}}}-\frac{1}{{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{sa}}})\×100---\left(3\right)$

$C={0.033w}_x^2-{0.293w}_x+0.9339...\left(4\right)$

$p_{\mathrm{bv}}=(\frac{1}{{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{sb}}}-\frac{1}{{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{sa}}})\×\frac{{\mathrm{\γ}}_t}{{\mathrm{\ρ}}_w}\×C...\left(5\right)$

①沥青用量： 

$P_{\mathrm{ba}}=\frac{\mathrm{VMA}+P_{\mathrm{bv}}}{\mathrm{VMA}+P_{\mathrm{bv}}+\frac{{\mathrm{\γ}}_t}{{\mathrm{\ρ}}_w\×{\mathrm{\γ}}_b}}...\left(6\right)$

②有效沥青用量：

$P_b=\frac{\mathrm{VMA}}{\mathrm{VMA}+\frac{{\mathrm{\γ}}_t}{{\mathrm{\ρ}}_w\×{\mathrm{\γ}}_b}}...\left(7\right)$

式(1)～(7)中，γ_t—合成矿料击实烘干后密度(干密度)，g/cm²；

p_j—合成矿料击实烘干后质量，g；

ρ_w—水密度，g/cm²；

γ_sb—矿料合成毛体积相对密度；

w_x—合成矿料吸水率；

γ_sa—矿料合成表观相对密度；

C—合成矿料沥青吸收系数；

w_x—合成矿料的吸水率，％；

p_bv—吸收沥青体积率；

p_ba—有效沥青含量，％；

p_b—沥青含量，％；

γ_b—沥青的相对密度(25℃/25℃)；

(3)根据合成级配和沥青用量进行浇注式沥青混合料贯入度、贯入度增量、流动度和-10℃低温小梁弯曲破坏应变试验，根据《公路钢箱梁桥面铺装设计与施工技术指南》(2006)相关标准选择适宜配合比。

上述具体实施方式用来解释本发明，并不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种浇注式沥青混合料沥青用量设计方法，其特征在于由以下步骤组成：

(1)首先保持浇注式沥青混合料合成级配0.075mm筛孔通过率为25％，然后变动2.36mm筛孔的通过率，使级配分别接近于级配范围的上、中和下限，从而设计三组级配；

(2)三组级配的矿料均采取以下步骤：a、按照设计的矿料级配比例配制至少4组，每组逐级增加和减少水的添加量；然后将水均匀撒布在每组矿料中，充分拌匀后土工击实并脱模烘干，再测量矿料的重量，计算矿料的干密度，然后结合合成矿料的毛体积密度计算矿料间隙率，并绘制含水量-干密度曲线图；b、选择最大干密度对应的矿料间隙率作为试验结果，以沥青刚好填满矿料间隙来换算沥青用量作为最佳沥青用量；

(4)以上内容完成后，根据三组级配的混合料性能试验结果确定所要选择的配合比。

2.根据权利要求1所述的浇注式沥青混合料沥青用量设计方法，其特征在于：所述步骤(2)中水的首次添加量为矿料总重量的6.5％，并以±1.0％为步距逐级增加和减少水的添加量。

3.根据权利要求1或2所述的浇注式沥青混合料沥青用量设计方法，其特征在于所述步骤(2)中土工击实的参数为：分三层击实，落锤重量2.5KN，落锤高度45cm，每层击实次数15次。

4.根据权利要求3所述的浇注式沥青混合料沥青用量设计方法，其特征在于：所述矿料脱模后的形状为圆柱型。