CN105893688B - 一种基于性能的排水型沥青稳定碎石配合比设计方法 - Google Patents
一种基于性能的排水型沥青稳定碎石配合比设计方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105893688B CN105893688B CN201610236841.1A CN201610236841A CN105893688B CN 105893688 B CN105893688 B CN 105893688B CN 201610236841 A CN201610236841 A CN 201610236841A CN 105893688 B CN105893688 B CN 105893688B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- test
- gradation
- grading
- void ratio
- performance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 title claims abstract description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000013461 design Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 42
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000011800 void material Substances 0.000 claims abstract description 25
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000005336 cracking Methods 0.000 claims description 3
- 238000009661 fatigue test Methods 0.000 claims description 3
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims 1
- 238000013001 point bending Methods 0.000 claims 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000011707 mineral Substances 0.000 abstract description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 4
- 230000002929 anti-fatigue Effects 0.000 abstract description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 abstract description 3
- 238000011056 performance test Methods 0.000 abstract description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 abstract 1
- 239000011384 asphalt concrete Substances 0.000 description 3
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 3
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 2
- 235000015220 hamburgers Nutrition 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B26/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing only organic binders, e.g. polymer or resin concrete
- C04B26/02—Macromolecular compounds
- C04B26/26—Bituminous materials, e.g. tar, pitch
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
- E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
- E01C7/00—Coherent pavings made in situ
- E01C7/08—Coherent pavings made in situ made of road-metal and binders
- E01C7/18—Coherent pavings made in situ made of road-metal and binders of road-metal and bituminous binders
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/08—Construction
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2111/00—Details relating to CAD techniques
- G06F2111/06—Multi-objective optimisation, e.g. Pareto optimisation using simulated annealing [SA], ant colony algorithms or genetic algorithms [GA]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Human Resources & Organizations (AREA)
- General Business, Economics & Management (AREA)
- Economics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Marketing (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- Strategic Management (AREA)
- Tourism & Hospitality (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Architecture (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Geometry (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Road Paving Structures (AREA)
Abstract
本发明涉及一种既具有一定排水能力、且各项路用性能良好,可用于沥青路面下面层的排水型粗集料间断半开级配改性沥青稳定碎石混合料的配合比设计方法。首先在沥青稳定碎石的级配范围内初拟几组4.75mm或/和9.5mm粒径的粗集料间断的级配;针对各级配的粗集料进行干捣试验,测定粗集料的矿料间隙率,计算出各级配在预估油石比范围内的理论空隙率;然后对计算空隙率符合要求的级配成型试件,采用真空密封水中重法实测其空隙率;对实测空隙率符合要求的级配,成型试件进行各项路用性能试验(包括水稳定性、抗车辙性能、抗疲劳性能、抗反射裂缝能力等),最终选择空隙率符合要求,且各项性能满足要求的级配作为设计级配。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于性能的排水型粗集料间断半开级配改性沥青稳定碎石配合比设计方法,属于交通运输工程领域。
背景技术
到目前为止,我国公路沥青路面施工技术规范中只有密级配沥青稳定碎石和开级配沥青稳定碎石的配合比设计,没有提供半开级配的沥青稳定碎石的配合比设计方法。而且,该规范中沥青稳定碎石配合比设计方法为马歇尔设计法,该法采用击实法成型圆柱体试件,然后通过测定其体积参数、稳定度和流值等参数,通过分析各指标随油石比的变化,确定最佳油石比。该法是一个经验性的设计方法,体积参数符合规范要求的混合料,其路用性能并不一定好。
本发明人通过对沥青稳定碎石的原材料选择、级配组成及其对混合料的性能影响的分析,提出了可以设计一种粗集料间断的半开级配的改性沥青稳定碎石混合料,使其具有一定的排水能力,可以排除渗入到路面结构内部的水分,避免水分滞留在路面结构内部引起水损害,而且其抗反射裂缝能力、抗疲劳能力、抗车辙能力均优于常规的沥青稳定碎石。将其用于沥青混凝土路面结构中将能够保证沥青路面的路用性能和使用寿命。显然,现有的级配设计方法不能满足这种新材料的级配设计要求,需提出一种基于性能的配合比设计方法。
发明内容
本发明提出了一种基于路用性能的排水型粗集料间断半开级配沥青稳定碎石(PGSOG)的配合比设计方法。采用该方法可以设计出具有一定排水能力且抗反射裂缝能力、抗疲劳性能和抗车辙性能优良的沥青稳定碎石混合料。
一种基于性能的排水型粗集料间断半开级配沥青稳定碎石配合比设计方法,其步骤为:
(1)根据沥青稳定碎石的级配范围初步拟定几种4.75mm或/和9.5mm粒径的粗集料间断的半开级配。
(2)对每组初拟级配的粗集料进行干捣试验,实测其粗集料干捣实孔隙率VCADRC。
VCADRC=(1-GCADRC/Gb.ca) (1)
式中:VCADRC为粗集料干捣实孔隙率(%);GCADRC为粗集料干捣实密度(g·cm-3);Gb.ca为粗集料的毛体积密度(g·cm-3)。
(3)根据级配及各粒径集料的视密度计算出不同油石比时混合料的空隙率:
式中:Va为沥青混凝土中的空隙率(%);PB为油石比(%);Gb.fa为细集料的毛体积密度(g·cm-3);Ga.fi为填料的视密度(g·cm-3);GB为沥青的密度(g·cm-3)。Pca为矿料级配中粗集料的质量分数(%);Pfa为矿料级配中细集
料的质量分数(%);Pfi为矿料级配中小于0.075mm填料的质量分数(%)。
(4)选择计算空隙率满足要求的级配(考虑到测定矿料间隙率的干捣不同于试件成型时的击实,所以计算空隙率与实际空隙率之间定会存在误差,可以将计算空隙率的控制范围放宽2%),成型试件后采用真空密封水中重法实测其空隙率。
(5)对实测空隙率符合要求的级配,成型试件分别进行各项性能试验:
①抗浸水车辙性能:成型尺寸为300mm×300mm×80mm的试件,采用汉堡车辙仪进行60℃条件下的浸水车辙试验,取钢轮运行3万次后的车辙深度作为试验结果;
②抗疲劳性能:成型尺寸为300mm*60mm*80mm的试件,对其进行控制温度20℃,加载频率10Hz,加载波形为半正弦波,循环特征值ρ=Pmin/Pmax=0.3KN/3KN=0.1的疲劳试验。以试件完全断裂时的加载次数作为疲劳寿命;
③抗反射裂缝能力:在长30cm、宽6cm、厚5cm的水泥混凝土试件中部预制1cm宽的裂缝,用于模拟半刚性基层开裂;在其上表面涂一层粘层油,然后在其上成型8cm厚的设计沥青稳定碎石混合料形成复合试件。然后,在15℃的环境条件下,在沥青层的顶部、水泥混凝土缝中部对应的位置施加往复的垂直荷载,荷载大小为0.7MPa,加载波形为半正弦波,加载频率为10Hz进行循环加载试验。试验得到沥青层完全断裂时的荷载作用次数用于评定其抗反射裂缝能力。
(6)最后,综合分析各级配的混合料试件的抗浸水车辙性能、抗疲劳性能、抗反射裂缝性能,参照表1的技术要求优选出一个级配作为优选级配。
表1 PGSOG的技术要求
评定指标 | 技术要求 |
空隙率(%) | 10~13 |
车辙深度(mm) | ≤15.0 |
疲劳寿命(次) | ≥1500 |
抗反射裂缝能力(万次) | ≥12.0 |
具体实施方式
下面以PGSOG-25混合料的配合比设计为实施例对本发明作进一步的详细说明。需要说明的是,以下的实施例只是本发明较优的例子,并非对本发明作任何的限制。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围内。
(1)根据级配范围初步拟定4种间断4.75mm或9.5mm粒径的级配,见表2所示。
表2初拟级配
(2)对上述4种级配的粗集料(≥4.75mm)进行干捣试验,实测其粗集料干捣实空隙率VCADRC。干捣试验结果如下:
表3.各级配干捣试验结果
(3)根据级配及各粒径集料的视密度计算出不同油石比时的空隙率,见表4所示,可以看出级配2的计算空隙率偏大,予以舍去。
表4.各级配在不同油石比下的计算空隙率
(4)选择计算空隙率满足要求的级配1、级配3和级配4,采用旋转压实法成型试件,用真空密封水中重法实测其空隙率,其值见表5所示。可见级配4空隙率不满足要求,予以舍去。
表5.真空密封法测得的各级配空隙率
(5)对级配1和级配3不同油石比的混合料成型试件进行抗浸水汉堡车辙试验、抗疲劳性能试验和抗反射裂缝能力试验。试验结果分别见表6~表8。
表6.各级配混合料的浸水车辙深度
表7.各级配混合料的疲劳寿命
表8.各级配混合料的抗反射裂缝能力
综合分析级配1和级配3两种混合料的各项性能试验结果(表6~表8),及表1的技术要求,可确定级配3为最优级配,油石比选择3.8,空隙率为12.2%。其空隙率满足要求,且水稳定性、抗车辙性能、抗疲劳性能、抗反射裂缝能力均符合技术要求的PGSOG-25混合料。
Claims (4)
1.一种基于性能的排水型沥青稳定碎石配合比设计方法,其特征在于,所属设计步骤包括:
(1)根据规范的级配范围初步拟定几种间断4.75mm或/和9.5mm粒径粗集料的级配;
(2)对初拟级配的粗集料进行干捣试验,实测其粗集料干捣实空隙率VCADRC;
(3)根据级配及各粒径集料的视密度计算出各级配在不同油石比时的空隙率,根据计算出的混合料空隙率对拟定的级配进行一个初步的取舍;
(4)选择计算空隙率为10%~13%的级配,成型试件,采用真空密封水中重法实测其空隙率;
(5)对实测空隙率为10%~13%的级配,成型试件进行抗浸水车辙试验、抗疲劳性能试验和抗反射裂缝能力试验;然后选择车辙深度不大于15.0mm、疲劳寿命不小于1500次和抗反射裂缝能力不小于12.0万次的级配作为设计级配。
2.如权利要求1步骤(5)中所述的浸水车辙试验采用60℃浸水车辙试验,典型加载特征为轮胎压力0.7MPa,加载频率42次/分钟。
3.如权利要求1步骤(5)中所述的疲劳试验采用20℃条件下的四点弯曲疲劳试验,其典型试验荷载特征为最小荷载/最大荷载为0.3kN/3kN=0.1,加载频率为10Hz,加载波形为半正弦波。
4.如权利要求1步骤(5)中所述的抗反射裂缝能力试验的试验条件为温度15℃,典型试验的荷载特征为压力0.7MPa、加载频率10Hz。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610236841.1A CN105893688B (zh) | 2016-04-15 | 2016-04-15 | 一种基于性能的排水型沥青稳定碎石配合比设计方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610236841.1A CN105893688B (zh) | 2016-04-15 | 2016-04-15 | 一种基于性能的排水型沥青稳定碎石配合比设计方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN105893688A CN105893688A (zh) | 2016-08-24 |
CN105893688B true CN105893688B (zh) | 2019-12-31 |
Family
ID=56704894
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610236841.1A Expired - Fee Related CN105893688B (zh) | 2016-04-15 | 2016-04-15 | 一种基于性能的排水型沥青稳定碎石配合比设计方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN105893688B (zh) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107330213B (zh) * | 2017-07-11 | 2020-10-13 | 河南省交通规划设计研究院股份有限公司 | 基于疲劳效益系数的橡胶沥青混合料最佳油石比确定方法 |
CN107957479A (zh) * | 2018-01-05 | 2018-04-24 | 山东中天水土资源生态开发建设有限公司 | 一种根据土壤特性滤料级配方法 |
CN109750584B (zh) * | 2019-01-23 | 2023-08-15 | 河南省第二公路工程有限公司 | 排水沥青稳定碎石基层专用摊铺机械及施工工艺 |
CN110849786A (zh) * | 2019-11-01 | 2020-02-28 | 中路高科(北京)公路技术有限公司 | 一种多孔水泥稳定碎石空隙率的测定方法 |
CN111153632A (zh) * | 2020-01-06 | 2020-05-15 | 上海道淳交通科技有限公司 | 一种细粒式半开级配沥青混合料及其配合比设计方法 |
CN112084456A (zh) * | 2020-09-21 | 2020-12-15 | 南京林业大学 | 一种提升双层多孔沥青路面上下层协同排水性能的方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103113073A (zh) * | 2013-02-26 | 2013-05-22 | 长安大学 | 一种基于胶浆理论的石灰粉煤灰稳定碎石配合比设计方法 |
CN103758005A (zh) * | 2014-01-10 | 2014-04-30 | 大连理工大学 | 一种铁尾矿砂沥青混合料配合比设计方法 |
CN104609774A (zh) * | 2015-01-30 | 2015-05-13 | 东南大学 | 基于沥青膜厚度的橡胶沥青密级配混合料设计方法 |
CN105236830A (zh) * | 2015-09-29 | 2016-01-13 | 长安大学 | 一种基于体积参数的排水性沥青混合料配合比设计方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102503244B (zh) * | 2011-10-17 | 2013-03-27 | 交通运输部公路科学研究所 | 骨架嵌挤型粗粒式高模量沥青混凝土组成及其确定方法 |
-
2016
- 2016-04-15 CN CN201610236841.1A patent/CN105893688B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103113073A (zh) * | 2013-02-26 | 2013-05-22 | 长安大学 | 一种基于胶浆理论的石灰粉煤灰稳定碎石配合比设计方法 |
CN103758005A (zh) * | 2014-01-10 | 2014-04-30 | 大连理工大学 | 一种铁尾矿砂沥青混合料配合比设计方法 |
CN104609774A (zh) * | 2015-01-30 | 2015-05-13 | 东南大学 | 基于沥青膜厚度的橡胶沥青密级配混合料设计方法 |
CN105236830A (zh) * | 2015-09-29 | 2016-01-13 | 长安大学 | 一种基于体积参数的排水性沥青混合料配合比设计方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
《抗裂排水型路面结构设计的探讨》;郑军;《公路交通科技(应用技术版)》;20110415(第4期);140-141 * |
《排水路面用高粘度改性沥青的研究与应用进展》;王仕峰等;《石油沥青》;20120225;第26卷(第1期);1-8 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN105893688A (zh) | 2016-08-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105893688B (zh) | 一种基于性能的排水型沥青稳定碎石配合比设计方法 | |
CN106046810B (zh) | 使用重油飞灰来改进沥青粘结剂和沥青混凝土性能 | |
CN102503244A (zh) | 骨架嵌挤型粗粒式高模量沥青混凝土组成及其确定方法 | |
CN108035207A (zh) | 高模量沥青混合料级配设计方法 | |
CN109085089A (zh) | 低冰点沥青混合料的配合比优化方法 | |
Fakhri et al. | Impact of loading frequency on the fatigue behavior of SBS modified asphalt mixtures | |
CN107679352A (zh) | 一种基于结构功能需求的沥青路面承重层材料设计方法 | |
AU2015203713B2 (en) | Sealed agglomerated base composition for a sub-base layer comprising a high proportion of larger aggregates | |
CN104609774A (zh) | 基于沥青膜厚度的橡胶沥青密级配混合料设计方法 | |
CN108776213A (zh) | 一种基于大应变的高分子聚合物混凝土疲劳寿命评价方法 | |
CN113155730A (zh) | 评价集料与沥青黏附性的方法及确定抗剥落剂掺量的方法 | |
Arshad et al. | Dynamic modulus of nanosilica modified porous asphalt | |
CN111003969A (zh) | 一种超薄抗滑磨耗层以及具有该磨耗层的路面 | |
CN103122603B (zh) | Atb-30沥青混合料的设计方法 | |
Zeinali et al. | Comparison of performance properties of terminal blend tire rubber and polymer modified asphalt mixtures | |
CN110489923B (zh) | 一种级配碎石混合料重复荷载作用下塑性应变预估方法 | |
Mrugała et al. | Resistance to permanent deformation of asphalt concrete with FT wax modified foamed bitumen | |
Ganesh et al. | Studies on fatigue performance of modified dense bituminous macadam mix using nano silica as an additive | |
Liao et al. | Laboratory evaluation of aging on engineering properties of fine-graded porous-asphalt concrete | |
Saedi | Assessment of compaction temperatures on hot mix asphalt (HMA) properties | |
Doyle et al. | Rutting and moisture damage resistance of high RAP warm mixed asphalt: loaded wheel tracking vs. conventional methods | |
Preciado et al. | Improving mechanical properties of hot mix asphalt using fibres and polymers in developing countries | |
KR102170361B1 (ko) | 고탄소성 아스팔트 콘크리트 조성물 및 이의 시공방법 | |
Majeed et al. | Assessing the Marshall Properties of Porous Asphalt Concrete | |
Hainin et al. | Aggregate degradation characteristics of stone mastic asphalt mixtures |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20191231 Termination date: 20210415 |