沥青混合料最佳沥青用量计算新论

1、沥青混合料最佳沥青用量计算新论随着交通部“公路沥青路面施工技术规范”和“公路工程沥青混合料试验规范”新规范的颁布，沥青混合料目标配合比的设计逐步走向规范化，但在具体设计过程中，发现沥青用量的范围普遍偏窄，并且偏低，影响了最佳沥青用量的确定。在这里，结合沪宁高速公路无锡段沥青面层的最佳沥青用量的计算和各位同行、专家作一个探讨。1规范的规定确定最佳沥青用量(OAC)的实际密度(s)、空隙率(VV)、饱和度(VFA)、稳定度(MS)、流值(FL)五个指标中，对OAC影响最大的是VV和VFA两个指标。按新规范的规定：(1)试件的理论密度采用矿料的表观相对密度计算，只有当粗集料的吸水率1.5%时，才采用

2、表观相对密度与表干相对密度的平均值；(2)试件的密度测定，当吸水率2%时，采用蜡封法；吸水率2%，采用水中法和表干法；(3)沥青的体积百分率(VA)采用下式计算：式中：a油石比，%；s试件的视密度，g/cm3；b沥青的相对密度，25/25；w常温水的密度。(4)试件的矿料间隙率(VMA)由沥青体积百分率(VA)和空隙率(VV)相加而成。2发现的问题在沪宁高速公路无锡段沥青面层试验段施工中，发现按此法得出的沥青用量范围(OACminOACmax)的很窄，很难正确地设定最佳沥青用量，勉强确定的最佳沥青用量路用性能也不够理想。为此，我们进行了反复地研究和试验论证，发现造成这种情况的主要因素在于：试件

3、的实际密度的测试方法；理论密度的计算；空隙率的计算。3解决的步骤为了精确地计算最佳沥青用量OAC，我们采取以下做法：(1)马歇尔试件密度的测试以浸水有无气泡为准，一旦出现气泡，就采用蜡封法，不以吸水率2%为界。(2)矿料的间隙率(VMA)采用下式计算：式中：料矿料的单位重，g/cm3；s试件实测密度，g/cm3；Ps油石比，%；V料矿料的单位体积，即单位重时的体积；P1Pn各矿料占总矿料重的百分比，%(矿料总和为 )；1n各矿料表干相对密度，g/cm3。(3)试件的理论密度(t)采用下式计算：式中：沥青相对密度，25/25；Pa油石比，%；1n各种矿料的表干相对密度和表观相对密度的均值，g/c

4、m3。(4)试件的空隙率(VV)采用下式计算：VV=(1-st)×100(5)沥青体积百分率(VA)采用下式计算：VA=VMA-VV(6)饱和度(VFA)采用下式计算：VFA=VA/VMA×100采用以上的方法计算：(1)较好地避免了由于试件表面开口空隙对试件实际密度的测试造成的误差；(2)采用矿料表干相对密度直接计算矿料的单位体积，能实际地反映矿料间隙率的大小；(3)由于无法准确测出沥青渗入矿料表面开口空隙的量，因此采用矿料的表观相对密度和表干相对密度均值计算理论密度较为精确。4实际的运用以沪宁高速公路无锡段沥青上面层AC16B型为例。4.1级配表1矿料 规格(mm) 产

5、地 19 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075 筛分(%) 1 19-16 江苏六合 100 72.3 45.5 5.3 0.4 2 16-4.5 江苏六合 100 100 99.3 80.3 6.9 0.4 黄砂 安徽芜湖 100 100 100 98.6 96.2 87.3 67.4 54.4 11.3 3.2 0.3 3 4.5-2.5 江苏六合 100 100 100 100 97.4 63.0 5.8 3.9 2.7 2.2 1.5 4 2.5以下 江苏六合 100 100 100 100 100 96.1 58.2 38.4 2

6、3.1 17.4 9.1 矿粉 无锡红星石粉厂 100 100 100 100 100 100 100 100 100 99.3 97.5 级配组成(%) 1 35% 35 25.3 15.9 0.1 2 28% 28 27.8 22.5 1.9 0.1 黄砂 7% 7 7 7 6.9 6.7 6.1 4.8 3.8 0.8 0.2 0.02 3 10% 10 10 10 10 9.7 6.3 0.6 0.4 0.3 0.2 0.2 4 15% 15 15 15 15 15 14.4 8.7 5.8 3.5 2.6 1.4 5 5% 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5.0 4.9 混合料级

7、配 100 90.3 80.7 61.3 38.4 31.9 19.1 15 9.6 8 6.5 设计的混合料级配 100 90-100 70-90 50-70 30-50 22-37 16-28 12-23 8-16 6-13 4-8 4.2集料、填充料试验汇总表2指标名称石料压碎值(%) 表干相对密度(g/cm3) 表观相对密度(g/cm3) 对沥青粘附性(级) 细长扁平颗粒含量(%) 0.075mm以下含量(%) 产地 1号料 19-16mm 13.1 2.868 2.912 4 11.1 0 江苏六合 2号料 16-4.5mm 13.1 2.862 2.924 4 10.9 0 江苏六

8、合 黄砂 2.572 2.608 2.9 安徽芜湖 3号料 2.844 2.907 1.5 江苏六合 4号料 2.5mm以下 2.920 江苏六合 矿粉 2.674 江苏六合 规范要求 粗集料 2.8 2.5 2 4 15 1 细集料 3 4.3沥青试验汇总表3指标项目针入度25100g5s 延度25(cm) 软化点() 密度(g/cm3) 相对密度(g/cm3) 埃索61-80 70 150 50.7 1.033 1.029 规范要求 60-80 100 44-54 4.4采用规范的计算方法所得的沥青混合料试验结果汇总表4油石比pb(%) 实际密度s(g/cm3) 空隙率VV(%) 饱和度V

9、FA(%) 稳定度MS(kN) 流值FL(0.01cm) 4.0 2.512 5.5 63.3 9.1 28.9 4.5 2.527 4.5 70.4 9.5 28.8 5.0 2.560 2.2 84.6 10.1 30.4 5.5 2.560 1.5 90.3 9.0 32 6.0 2.584 1.2 92.0 8.7 35.4 规范要求 3-6 70-85 7.5 20-40 根据以上的数据绘得的沥青用量与各项技术性质关系曲线求得：表5密度最大值沥青用量 稳定度最大值沥青用量 规范空隙率中值4.5%的沥青用量 OACL(%)(a1+a2+a3)/3 OACmin OACmax OAC2(

10、%)(OACmin+OACmax)/2 a1(%) a2(%) a3(%) 5.3 4.4 4.9 4.85 4.2 4.8 4.5 4.5采用新的计算方法所得的沥青混合料试验结果汇总表6油石比pb(%) 实际密度s(g/cm3) 空隙度VV(%) 饱和度VFA(%) 稳定度MS(kN) 流值FL(0.01cm) 4.0 2.485 7.1 55.3 9.0 27.5 4.5 2.515 5.3 65.4 9.4 29.6 5.0 2.536 3.8 74.7 10.5 30.8 5.5 2.538 3.0 80.4 9.3 32.3 6.0 2.530 2.6 83.3 8.9 36.2 规范要求 3-6 70-85 7.5 20-40 沥青用量与各项技术参数的关系见图1。图1据图1得：表7密度最大值沥青用量 稳定度最大值沥青用量 规范空隙率中值4.5%沥青用量 OACL(%)(a1+a2+a3)3 OACmin(%) OACmax(%) OAC2(%)(OACmin+OACmax)2 a1(%) a2(%) a3(%) 5.30 4.95 4.75 5.0 4.4 5.4 4.9 4.6结果据规范算得结果(表5)，允许沥青用量范围较窄，考虑±3%误差范围，最佳沥青用量OAC只能取4.5%；而按照新的计算方法所得结果(表7)，允许沥青用量范围较宽，使我们