7、3,热拌沥青混合料的配合比设计7,3 2,附录D表D。0，7 D 0，8的矿料级配是经过专题研究 参照国外的规范规定编制的,两个表中的沥青用量.是供马歇尔配合比设计时选择沥青用量用的.也是多年来施工实践的总结、所以试验得出的最佳沥青用量不宜超出此表规定的沥青用量范围.原规范的沥青混凝土。沥青碎石矿料级配的两张表，是总结我国80年代初期以前的施工经验、参考了国外沥青混合料矿料级配。但国外是方孔筛、我国是圆孔筛 实际上很难参考，七五 以来 我国修建了沈大、京津塘，沪嘉 西临等一批高速公路,对矿料级配的要求比以前更为严格,发现原矿料级配存在一些问题，主要是按密级配、型设计的混合料空隙率往往偏小，空隙率很难达到3，以上,而。型也往往比6，要小。因此普遍都对矿料级配作了适当调整.但调整的幅度各不相同 由于沥青路面集料标准筛由圆孔筛改为方孔筛 因此矿料级配也必须重新修订、在定出方孔筛标准矿料级配的同时 还必须修订出新的圆孔筛矿料级配作为过渡，关于矿料级配的决定,有理论法与经验法两种,理论计算法是按照不同粒径相互嵌挤的原则或干涉原则,按一定的公式计算的、例如,1。n法。泰波A。N，Talbol法，修订富勒法。是根据最大密实度原则提出的 Px.100,d D，n、n，0、5时 即为富勒,Fuller,曲线.通常n。0，3.0,5,日本认为n、0 35。0,45 美国n 0、45 作为制订标准级配的依据、2、i法 同济大学早期提出的方法 Px、100,i。xx,3。32log。D.d，此法与n法本质相同，即i。0。5n，通常i,0,7，0 8是合理范围，i、0。8细料太多.不够稳定,i。0.7易透水.i,0,75是最佳组成 3.k法，苏联控制筛余量递减系数的方法,n.3 32log.D、0,004,x 3.32log,D。dx 同济大学主张k、0.7.0.8较为合理、我国南方k,0 7为好.北方k、0，75为好 k.0。8则将产生车辙、但是实际上由理论法计算的矿料级配很难直接用于规范.一方面计算得到的级配范围很难适用于所有筛孔.使用上有困难.另一方面在实际使用时往往必须根据路面的结构组成及混合料的使用部位 层次或路面等级等,对级配作不同的调整。这就使选择理论用的n,i k等系数发生困难。因此由长期实践得出的经验便非常宝贵、各国的经验主要体现在各自的规范中，表9 表12列出了美国。日本,澳大利亚。西班牙等国的规范规定的级配范围,对比各国的级配范围可见、其差异是明显的、可是混合料的空隙率要求都几乎相同,密级配均为3、5。或3.6 这本身说明矿料级配的范围比较宽,另一个因素是。不同的要求,马歇尔试验的击实次数不同,可以是75次,50次.35次、但矿料级配却没有分别规定、所以级配范围不能太窄，实际使用时允许根据情况选用其上，中,下限或作适当调整.其中美国规范的级配范围最宽.一般为30。因为美国ASTM、D3515规定,用于实际工程时 由配合比设计决定的级配作为中值 按下列数值变化得到工程使用的级配范围 12，5mm及大于12 5mm筛,8 0、6mm及0、3mm筛，5、9.5mm及4。75mm筛，7，0.075mm筛 3.2.36mm及1.18mm筛 6。表中西班牙的级配规定对空隙率的说明较仔细,故更便于参考，本规范修订时.对矿料级配的修订列为专题研究 具体步骤如下,1，调查近年来高等级公路工程实践采用的级配范围。对原规范圆孔筛级配进行适当调整.得到.圆孔筛调整级配 2,按圆孔筛调整级配的上下限用方孔筛对两种筛进行比较、得到。方孔筛筛分级配 3，以国外规范规定的级配范围,均为方孔筛,为主 参考。方孔筛筛分级配。决定。方孔筛标准级配.其中重点比较0 075,2，38 4 75，9.5mm筛的通过量,4.以方孔筛标准级配为准,参考圆孔筛,方孔筛筛分对比关系对圆孔筛级配调整、成为、圆孔筛修订级配，在上述调整级配过程中 重点是对AC 25,AC.20.AC。13三级进行仔细调整、由此推及AC、30.AC，10,AC.5,调整时首先是 型级配，在.型级配决定后再调整。型.沥青碎石矿料级配粗 基本上是参照原规范级配及美国ASTM，D3515决定的，5，所有级配调整后都用计算机绘成级配曲线，使之顺滑,同时将不同最大粒径的同一类型.型、沥青碎石 曲线放到一个屏幕上比较.或将相同最大粒径的不同类型的曲线放到同一屏幕上比较。6 根据近年来工程实践情况及国外规范决定沥青用量范围.实际上.上面,3 4。5。是多次循环 反复调整直至级配曲线满意为止、最后、再按决定的级配进行马歇尔实验检验,计算空隙率、沥青饱和度,矿料间隙率.与要求进行比较,是否满意、这次修订时还作了下面考虑。1，最大粒径的通过量对沥青混凝土是95、100、对沥青碎石及抗滑表层级配是90 100、这是参照美国等国的规范修改的.2 每一级的级配上下限范围对沥青混凝土而言，除小粒径之外 一般保持在15，20，以上的范围,沥青碎石一般有25 30 的范围。便于工程上根据情况作上下波动。3.矿粉用量甚为重要.一般以与沥青用量之比取1 1.2为宜，4,考虑到用计算机进行配合比设计的需要.本规范对每个筛孔的通过量都作了规定,7、3.3、关于沥青混合料配合比设计技术标准、原规范按交通性质及级配粗细划分.美国沥青学会MS，2沥青混合料配合比设计方法分别按设计交通量EAL的大小分成重交通、中交通及轻交通，并提出了配合比设计的技术标准如表13。它与级配粗细并无区别。此标准较以前有了很大变化。表中列出了以前规定中的数据。a为1981年、b为1984年。特别是马歇尔稳定度指标有了大幅度的提高。日本沥青路面要纲的马歇尔设计标准如表14所示,这次对高速公路.一级公路和城市快速路、主干路及一般道路分别提出要求 实质上并无变化、但要求的值作了调整 且不再分成粗粒式、中粒式、细粒式等 马歇尔稳定度较原来有所提高、且分别.型.型沥青混凝土与抗滑表层提出了不同的要求,这是根据近年来的工程实践总结修订的,原规范对沥青碎石并无技术要求。近几年高速公路 一级公路和城市快速路。主干路用的沥青碎石对级配做了较多修改,一般都掺有3.以上的矿粉,从京津塘高速公路起。各高速公路的招标文件、对沥青碎石的马歇尔试验提出了要求,但这样得到的沥青碎石空隙率一般不到10、只有6.10、实际上又变成了 型沥青混凝土、说它是沥青碎石是名不符实的、这次修订时沥青碎石的级配仍参照原规范及ASTM的开式沥青混合料.马歇尔试验很难做成,为此，除空隙率外对其不提出要求是符合实际情况的。同时为满足工程需要。增加了用于下层的 型沥青混合料,且规定沥青碎石不适用于高等级道路、只能作为整平层,真正使沥青碎石名实相符 规范表7。3 1附注中增加了对矿料间隙率、VMA 的要求,这是根据美国的方法提出的,美国对VMA特别重视 已有了大量工程应用的经验、我国也常用来参照使用，原规范规定了在拌和厂或现场产品检验时如材料比重测定有困难,可采用饱水率代替空隙率，并提出了饱水率的要求 在规范执行过程中已出现了一些问题。有的单位还询问二者不能同时满足怎么办。实际上,空隙率与饱水率是两个不同的概念 据我们大量试验。两者并无相关关系.例如符合空隙率3 5，的混合料,饱水率不一定符合2,5,况且对拌和厂和施工单位来说,测定材料比重是必须做的简单试验，不存在困难不困难的问题、只有对老路调查时才会遇到这样的问题,所以将其作为配合比设计的技术标准是不合适的。本规范将其取消、对高速公路。一级公路和城市快速路。主干路,高温车辙的问题至关重要。正如19届世界道路会议总报告上指出的那样,各国的试验和实践均已证明，马歇尔试验仅仅是决定沥青混合料矿料级配和最佳沥青用量的手段。用马歇尔方法预估混合料性能是不够的.因此都采用一些补充试验、其中多数国家采用TRRL或LCPC的车辙试验机 车辙试验的动稳定度与沥青路面的高温抗车辙能力有较好的相关关系、不少国家都已对混合料的动稳定度提出要求.日本1993年新版沥青路面要纲重交通道路抗车辙验算车辙试验的动稳定度要求较前又有所提高 一般规定为大于1500次.mm、在大型车交通量大的路段要求3000次。mm以上.另一方面、当动稳定度大于5000次。mm时,有些混合料易发生开裂，此时应通过弯曲试验或弯曲疲劳试验等验证其抗裂性能.日本道路公团高速公路设计要领规定的动稳定度要求如下表，15、我国、七五 攻关已对此作了不少研究。并提出了动稳定度技术指标的建议 许多单位都作了研究.并已进口或研制了设备.得到了普遍的推广，为此本规范收入作为高速公路 一级公路和城市快速路.主干路沥青混合料配合比设计的高温稳定性检验的指标 但由于我国系首次引进此项指标,故规定的动稳定度要求较低 以后随着研究工作的深入。提出的指标将更符合工程实际情况、而且对沥青混合料的低温抗裂性能指标亦将指出辅助性检验指标,根据美国SHRP研究资料、影响开裂的最主要因素是沥青性质 对高温稳定性能满足要求的矿料级配以及沥青用量在最佳沥青用量左右，不大于，0.5。时、对低温开裂的影响远不如沥青性质的影响大,这也说明配合比设计用高温指标检验的重要性，对抗水损害的指标。本规范仍保留用马歇尔试验的残留稳定性指标、也可在真空饱水后再做浸水马歇尔试验、计算残留稳定度 这是根据荷兰壳牌石油公司中央研究所的研究成果提出的、试验方法已列为我国标准。实践证明，该指标能区分酸性石料及非酸性石料的性能、对非酸性石料或酸性石料使用抗剥落剂之后一般均能达到、7。3.6。沥青混合料配合比设计结果对路面使用性能。材料用量及工程造价有很大关系。是一项非常重要的工作 但目前仍有一些单位仅凭几个马歇尔试验便得出结果。使得铺筑出的沥青路面质量不能令人满意.这与配合比设计不完善有关、本规范总结了国内高速公路施工实践经验,参考了国外规范的方法,充分引用了，七五、攻关研究专题的研究成果 将配合比设计明确分为目标配合比设计阶段、生产配合比设计阶段、生产配合比验证阶段即试拌试铺阶段等步骤，这将使生产上配合比设计有更加具体的依据,配合比设计更加合理,马歇尔试验配合比设计步骤原来在规范中作为附录提出,且举了图解法求取矿料级配比例的实例、本规范仍将其放在附录B中.但取消了图解法的具体步骤 这是因为目前计算机使用越来越普及、不少单位都已开发了配合比设计的软件、用人机对话的方式进行配合比设计已变得非常简单.且更为合理、由马歇尔试验的结果决定最佳沥青用量的方法、我国历来采用日本的方法，即求出全部满足设计技术要求的沥青用量范围。以其中值为最佳沥青用量，按此方法使用多年来.也发现了一些问题，主要是对高速公路,一级公路和城市快速路,主干路。由于采用了符合质量要求的好沥青后、在估算沥青用量时.尽管上下变化了5个不同的沥青用量、变化范围达2，0。但稳定度值一般都能满足要求 流值也大都满足要求.稳定度、密度有时连峰值还未出现,最后决定最佳沥青用量的往往只剩下空隙率一个指标 饱和度也取决于空隙率.而且能共同满足要求的沥青用量范围往往很窄、这对沥青面层的中下层采用粗粒式沥青混凝土,或沥青碎石。的情况更困难。因为所有指标中空隙率是最不容易准确测定的指标,测定也没有更好的方法，所以最佳沥青用量的选择有比较大的随意性.有的工程按此决定 为使沥青碎石空隙率大于10、最佳沥青用量变得很小.甚至不到3，显然是偏小的，实际上现在的方法名义上有几个指标.但实质上稳定度。密度基本上很少起作用，只有空隙率决定。因此.这次修改时提出了另一个方法.是美国.欧洲,澳大利亚等大多数国家采用的办法.即采用由马歇尔试验得出的下列三个沥青用量的平均值决定 1.最大密度对应的沥青用量a1 2 最大稳定度对应的沥青用量a2，3.符合要求的空隙率范围的中值对应的沥青用量a3 按此方法 马歇尔试验的稳定度,密度必须出现峰值,不能只偏于一边、规范附录B规定、应该按照此方法并综合以往的方法及实践经验论证决定最佳沥青用量,