OGFC混合料沥青用量影响因素研究

OGFC混合料沥青用量影响因素研究 OGFC混合料沥青用量影响因素研究 第28卷第6期 2008年12月 中外公路227 文章编号:1671—2579(2008)O6一O227一O5 OGFC混合料沥青用量影响因素研究 黄刚.何兆益,朱洪洲.黄涛 (1.重庆交通大学,重庆市400074;2.中交第二航务 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 局第_32程有限公司) 摘要:该文参考不同的设计方法,选择OGFC--13混合料,采用肯塔堡飞散试验,谢伦 堡析漏试验和车辙试验等,对影响OGFC混合料最佳沥青用量设计的主要因素进行了系统 的研究和分析,建立了各影响因素同沥青用量之间的相关关系,得出了混合料动稳定度是 OGFC混合料配合比设计成功的关键的结论. 关键词:OGFC沥青用量;影响因素;动稳定度 开级配透水沥青磨耗层OGFC具有大空隙,抗 滑,排水,降噪等优点,近年来在世界上得到了广泛关 注.本文针对OGFC--13混合料,对影响OGFC混合 料沥青用量设计的主要因素进行了研究分析,评价其 对路用性能的影响. 1 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 和研究方法 1.1原材料 原材料沥青为中海改性SBSAH一70(SBS掺量 5)和大港AH一50,粗,细集料采用重庆产石灰岩碎 石,填料为石灰岩矿粉,原材料检测结果满足 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 要求. 1.2矿料级配 本文以OGFC一13混合料作为研究对象,混合料 目标空隙率18,20,采用矿料级配如表1所示. 1.3最佳沥青用量设计方法 我国采用的是由设计空隙率和最大容许沥青膜厚 度确定沥青用量的配合比设计方法,设计中以确定的 矿料级配和初始沥青用量拌和沥青混合料,要求混合 料各项指标应符合规范技术指标要求,其空隙率和期 表1混合料矿料级配 望空隙率的差值不宜超过?1;如不符合相应要求, 应重新调整沥青用量拌和沥青混合料进行试验,直至 符合要求为止,沥青膜厚度按《公路沥青路面 施工 文明施工目标施工进度表下载283施工进度表下载施工现场晴雨表下载施工日志模板免费下载 技术 规范》(JTGF40—2000)推荐选择14m,按下式计算 混合料初始沥青用量: P6一h×A(1) A=(2+0.02a+0.04b+0.08c+0.14d+0.3e+ 0.6f+1.6g)/48.74(2) 式中:A为集料总的表面积;口,b,C,d,e,f,g分别为 4.75,2.36,1.18,0.6,0.3,0.15和0.075mm筛孔通 过百分率();^为沥青膜厚度(m). 1.4研究方法 按上述矿料级配和目标空隙率,以计算的初始沥 青用量为基准展开,配制OGFC混合料,得到相应 技术指标同沥青用量的关系,进而确定最佳沥青用量 范围:取"满足设计空隙率要求的沥青用量及容许流出 的最大沥青用量的小者"和"空气磨耗确定的容许沥青 用量及浸水磨耗容许沥青用量的大者"构成最佳沥青 用量范围;在最佳沥青用量范围内对影响最佳沥青用 量设计的因素进行研究评价. 收稿日期:2008--06--03 作者简介:黄刚,男,博士研究生,讲师.E—ma订:hg一2004@126.com 228中外公路28卷 2影响最佳沥青用量设计的因素 选取矿料级配(表1),沥青膜厚度14m,按式 (1),(2)计算初始沥青用量为3.1,以此为基准, 共选择7组沥青用量,试验中采用中海SBSAH一7O 沥青(SBS掺量5%),混合料采用双面各击实50次制 作马歇尔试件,实测试验数据如表2所示. 2.1沥青用量与空隙率 如表2所示,随着沥青用量的增加,空隙率逐渐减 小,建立沥青用量与空隙率相关方程,并对相关方程进 行了显着性检验(显着性水平口一o.Ol,表3): Y一25.699—1.5561X(R.一0.9852)(3) 式中:X为沥青用量(%);Y为空隙率(9,6). 表2OGFC--13(AH一70,SBS掺量5%)沥青混合料试验数据 表3沥青用量与空隙率相关方程F检验 方差来 回归 残差 结论 源平方和自由度F值Fo.o(1,5) 12.093 O.182 1332.9896.1l 5 F>Fo..l(1,5),相关方程有显着意义 当空隙率在18%,2O变化时,沥青用量变化范 围为4.94%,3.66%,空隙率变化不大,但沥青用量 变化显着(图1). 逞 褂 沥青用量 图1不同沥青用量与马歇尔试件空隙率数据关系图 2.2沥青用置与肯塔堡飞散损失 肯塔堡飞散试验能评价在交通荷载作用下,路面表 面集料脱落而散失的程度,即是否存在沥青用量或沥青 粘结性不足.不同沥青用量与飞散损失关系见图2. 鞠血2.53.O3.33.84.14.65.1 沥青用量 图2不同沥青用量与飞散损失关系图 2.2.1沥青用量与飞散损失相关关系的建立 图2所示,在矿料级配,定时,随着沥青用量的增 加,OGFC混合料飞散损失逐渐减少,由于飞散损失与 沥青用量关系是非线性关系,因此,选取幂函数分别建 立沥青用量与 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 飞散损失,浸水飞散损失相关关系 (图3,4),对相关方程进行显着性检验(显着性水平a= 0.01),并计算飞散损失控制点的沥青用量(表4,5,6). Y一77.627X-1?卯?(R0—0.9612)(4) Z一121.95X?0(尺0—0.9346)(5) 式中:X为沥青用量(9/6);Y为标准飞散损失();Z 为浸水飞散损失(). 摹 辑 耧 始 沥青用量 图3沥青用量与标准飞散损失关系图 辑 耧 * 沥青用量 图4沥青用量与浸水飞散损失关系图 6期OGFC混合料沥青用量影响因素研究229 表4沥青用量与飞散损失相关方程F检验 表5标准飞散试验飞散损失控制点沥青用量 标准飞散损失控制点/沥青用量/% 15 18 20 3.32 2.90 2.69 表6浸水飞散试验飞散损失控制点沥青用量 浸水飞散损失控制点/沥青用量/ 15 18 2O 4.35 3.83 3.55 2.2.2满足飞散损失要求的沥青用量 《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF4O一2004) 规定OGFC混合料肯塔堡飞散损失应小于2O9,6,如果 规范中指的是标准飞散损失应小于2O%,显然浸水试 验的状态会对混合料更加不利;从表5,6可以知道,满 足标准飞散损失小于20的沥青用量至少不小于 2.69,满足浸水飞散损失小于2O的沥青用量至少 不小于3.55,因此考虑混合料水稳定性要求,选择 满足浸水飞散损失要求的沥青用量应为不小于3.6. 2.3沥青用量与混合料谢伦堡沥青析漏损失的关系 图5显示,随着沥青用量增加,沥青析漏损失增 加.从图6计算可知,在混合料谢伦堡析漏试验中所 能保留的最大沥青用量为3.27,此时对应沥青用量 为4.1,但由于沥青析漏损失4.1一3.27一 0.83>规范要求值0.3%,只有当设计沥青用量为 3.53%时,对应保留的沥青用量为3.23,3.53一 3.23%一0.3满足规范允许沥青析漏损失要求.所 以,若考虑析漏损失影响,取设计沥青用量为3.53% 时,能满足规范沥青析漏损失<O.3的要求. 霎, 基 咖 旺 桩 照 g 随 4.2 3.8 2.5 等值/漏 蓁b, 图6OGFC混合料沥青析漏试验数据分析图 2.4沥青用置对浸水稳定度的影响 规范中对于马歇尔试件浸水稳定度值未提出要 求,从图7可知,2.5,5.1共7个不同沥青用量所 测浸水稳定度值均满足规范要求(>3.5kN),但浸水 稳定度值和相应流值波动性大,沥青用量为3,4% 之间时稳定度值较稳定,为5kN左右,此时流值也较 稳定,为5mm左右(较大),说明仅采用混合料马歇尔 试件稳定度值对沥青品种和最佳沥青用量作出选择是 不够的,尤其是以骨料嵌挤作用为主体的OGFC 路面. Z 蠡 沥青用量 图7沥青用量与稳定度值,流值趋势线关系图 2.5OGFC混合料最佳沥青用量初选 综合以上各因素,在选择最佳沥青用量时主要考 虑以下参数: (1)控制空隙率为189/6,2O,沥青用量采用值 为4.9,3.69/6(图1). (2)选择满足肯塔堡标准飞散和浸水飞散损失要 求的沥青用量为不小于3.6(图3,4). (3)能满足规范沥青谢伦堡析漏损失<O.3的 要求沥青用量为3.53(图6). 本文共选择两种胶结材料分别以目标空隙率 2O(沥青用量3.6%)和189,6(沥青用量4.99/5)进行 230中外公路28卷 了试验研究,试验实测数据如表7所示. 表7OGFC--13不同沥青用量实测数据 表7显示,本文采用的两种沥青胶结料均满足规 范对OGFC路面的技术要求,采用中海SBSAH一 70沥青浸水飞散损失较大. 2.6动稳定度与最佳沥青用量的关系 研究中发现采用中海AH一70(SBS掺量59/6), 沥青用量3.69/6进行车辙试验时动稳定度差(其余各 项性能指标均满足规范要求),并有部分粗集料被压 碎,分析其破坏原因,认为是OGFC混合料整体抗剪 强度不足造成的,OGFC混合料在荷载往复作用下,由 于沥青用量较低,混合料未形成整体受力,致使荷载几 乎全由嵌挤的集料骨架承担,导致部分粗集料被压碎, 这和其他的沥青混合料车辙试验破坏形式是有区 别的. 为解决以上问题,决定通过掺配纤维稳定剂来提 高混合料的动稳定度,因此在保证OGFC混合料空隙 率前提下,采用大港AH一50沥青掺加不同剂量的 木质素纤维进行对比试验,结果如图8所示. 蓁臀,o中海中海中海大港大港大港大港大港大港 7o"70'70.55木5o'a~51ya~so'a~5木 (5%)(5%)(,%)木(Q3%)(0.6o/o)(09%)(12A)(1j%) 48次(0-3 沥青种类 图8不同沥青与掺量动稳定度值比较图 (注:图中5%指SBS掺量,木指木质素纤维) 图8显示,当采用中海AH一7O沥青(SBS掺量 5%),大港AH一5O沥青掺配不同剂量的木质素纤 维掺量以3.6%的沥青用量进行车辙试验,动稳定度 虽有所提高,但也达不到动稳定度值>1500次/mm 的要求,为了证明混合料动稳定度不高并不是由于试 件成型时压实不够造成的,制作车辙试件时,将轮碾次 数提高到了48次,但混合料的动稳定度仍难以满足要 求,分析原因,在级配不变的前提下,本文认为可能有 两点: (1)与沥青标号有关,若选用的沥青粘度不够,胶 结力不足,c值偏小,沥青将无法与矿料形成整体强 度,从而也证明了国外一般要求采用高粘度改性沥青 用于OGFC混合料的原因. (2)与沥青用量有关,虽然3.69/6的沥青用量能保 证2O%的空隙率,达到飞散损失和析漏损失限制指标 的要求,但沥青用量偏小,沥青胶结力弱,即使在沥青 中掺配0.3%,O.6的木质素纤维,木质素纤维也无 法起到吸附沥青使沥青油膜变厚的作用,当然也就无 法提高混合料的高温稳定性. 综合考虑以上因素,决定以沥青用量4.9,目标 空隙率18,采用大港AH一50沥青掺配不同比例 木质素纤维改性剂(掺量分别为0.3,0.6oA,0.99/6, 1.2%,1.5%),再进行车辙试验,得到的动稳定度值见 表8. 表8不同沥青动稳定度值 从表8可以看到,随着木质素纤维掺量的增加, 6期OGFC混合料沥青用量影响因素研究231 OGFC混合料的动稳定度迅速增加,木质素纤维掺量 与动稳定度值表现出很好的相关性(图9),建立其相 关方程,并对相关方程进行显着性检验(显着性水平a 一0.01,表9): Y一一48+1835.33X(R0—0.9966)(6) 式中:X为木质素纤维掺量();Y为动稳定度值 (次/mm). 表9沥青用量与空隙率相关方程F检验 方差来源平方和自由度F值Fo..(1,2) 回归1515796.2941580.18798.5 残差5225.22 结论F>Fo.o(1,5),相关方程有显着意义 木质素纤维掺量 图9木质素纤维掺量与动稳定度关系图 当木质素纤维掺量分别为0.9,1.2%,1.5 时,动稳定度值>1500次/mm,均满足规范要求,但 木质素纤维掺量为1.2,1.5时,混合料动稳定度 值差别并不大,说明当木质素纤维掺量达到1.5,对 于提高OGFC混合料动稳定度作用已不明显. 在试验中还发现一个现象,就是当木质素纤维掺 量为1.2,1.5时,混合料空隙率都保持在18左 右,但通过渗水试验却发现混合料失去了渗水功能;而 当木质素纤维掺量为0.39,6,0.6%,0.9时混合料渗 水功能未受太大影响,本文认为这是由于纤维掺量存 在一个临界点,掺量过大超过这个临界点时,纤维与纤 维间搭接成的三维立体结构过密,会将沥青马蹄脂裹 附在混合料表面致使混合料无法透水,降低了有效空 隙率,无法形成真正的OGFC混合料,即混合料表面 密实,内部空隙大. 3结论 (1)考虑OGFC混合料高温稳定性和渗水功能要 求,推荐OGFC混合料设计空隙率不超过l89/5,设计 空隙率过大不易达到OGFC混合料技术指标要求. (2)OGFC混合料对沥青粘度要求高,建议尽量 选择低标号沥青掺配纤维改性剂作为胶结材料,这能 保证OGFC混合料的高温稳定性. (3)沥青用量对飞散损失和析漏损失的敏感程度 显着,可参考取"满足设计空隙率要求的沥青用量"和 "肯塔堡空气飞散试验和浸水飞散试验容许沥青用量 的大者"研究初始沥青用量范围. (4)马歇尔稳定度不能完全反映OGFC混合料的 高温稳定性;动稳定度值是影响沥青胶结料品种与沥 青用量选择的关键因素;采用纤维配制OGFC混合料 对提高动稳定度效果好,但纤维掺量在OGFC混合料 中存在掺量临界点(针对OGFC--13混合料掺量临界 点在0.9,1.2之间),掺量超过临界点对提高混 合料动稳定度帮助不大,并出现空隙率满足设计要求, 渗水功能丧失的现象. 参考文献: [1]JTGF4O一2004,公路沥青路面施工技术规范Is]. [2]沙庆林.高速公路沥青路面早期破坏现象及预防(第1 版)rM].北京:人民交通出版社,2001. [3]李闻民.开级配沥青磨耗层(OGFC)的研究[J].公路, 2002(3). [4]JTJ052—2000,公路工程沥青及沥青混合料试验规程 Is]. [5]沈金安.开级配多空隙排水型沥青路面[J].国外公路, 1991(6). [6]李乐洲,伍石生.美国佐治亚州交通厅OGFC的开发历程 '[J].中外公路,2003(1). f-z]胡曙光,黄绍龙.开级配沥青磨耗层(OGFC)的研究cj]. 武汉理工大学学报,2004(8). 日前,加拿大宙斯盾移动公司发布了一款名为"驾驶助手" 的新软件,可以阻止驾车者在开车时接听电话和接收短信. 该公司表示,该软件是一种"高级通话管理技术",基本上相 当于驾车者的虚拟个人秘书,能够在车辆行驶中拦截那些试图与驾车者手机联系 的电话或短信"驾驶助手"软件如 果觉察到手机在以机动车的速度移动,就会告知致电者机主正在开车,并要求致电 者留言或留下联系方式.但致电者 也可以指明情况紧急,这样就可以绕过该软件,直接与驾车者联系上. 另外,这款软件还能通过移动设备的卫星导航技术或机主使用的移动通信基站进行定位,并告诉致电者机主的具 体位置.摘自:《中国公路网))2008.11.25 ?????O 5O5O5 22l1 I.口目.,嚣需