沥青混合料温度与荷载等效换算方法

2019-08-07 版权声明 举报文章

摘要:随着我国公路里程的不断增加,车辙成为最为严重的病害之一。显然,高温与重载成为车辙形成的重要因素,笔者利用不同温度、不同荷载进行试验分析,得出不同温度不同荷载下的动稳定因子。怎样提高路面的抗车辙能力,笔者认为应该根据实际路面温度与荷载进行考虑,应在规范规定的基础上,结合实际情况,通过温度与荷载的等效换算,适当调整设计指标,为以后高温重载沥青混合料设计提供参考。

关键词:沥青;混合料温度;荷载

Abstract: Along with our country highway mileage increases ceaselessly, rutting has become one of the most serious diseases. Obviously, high temperature and heavy load into a rut formation, the author uses the different temperature, different loading tests were carried out under different load, different temperature dynamic stability factor. How to improve the pavement rut resistance ability, the author thinks that we should according to the actual pavement temperature and load should be considered, in the standard basis, combined with the actual situation, through the temperature and load equivalent, appropriate adjustment of design index for high temperature, heavy asphalt mixture design reference.

Key words: asphalt mixture of temperature; load

中图分类号: TV442+.1 文献标识码:文章编号:

前言

中国面积辽阔,地域差异明显,南北温差巨大,夏季的平均气温南北温差差距将近10℃。而路面上的温度比实测气温还要高,所以路面的车辙有效温度南北差距更大。一些研究表明,沥青是一种典型的温度敏感性材料,外界因素中温度对沥青混合料的抗车辙性能影响最大,而我国现有的沥青路面设计规范只以荷载为基础,却忽略了温度这一重要影响因素。再加上交通量、超载超重的车辆在每个路段分布不均匀等。所以我们在沥青混合料路面设计中,有必要考虑这几个问题:

(1)在气候条件不同的地区,能否用不同的评价指标来设计沥青路面及怎样评价温度差异性对沥青路面高温稳定性设计的影响。

(2)根据当地交通量的大小,荷载的情况,按照不同的设计标准来设计沥青路面。

因此,通过温度与荷载等因素同沥青混合料高温稳定性的关系研究,再通过温度与荷载的等效换算,建立等效换算公式,这样可以将多因素转换单一要素,是问题简单化,可以改变国内现有设计规范中“固定温度(60℃)、固定荷载(100KN),温度与荷载分离”的设计模式,有助于根据当地气候,自然环境,实际路面的工作状况等外界因素,更客观的指导和评价沥青混合料设计。

配合比设计

据实际观测及理论计算表明,中面层对车辙贡献率最大,所以本文试验采用中面层最常用的配合比AC-20。本研究使用的石料集料由宜阳弘源氧化钙石料厂提供的石灰岩,沥青为中石油“昆仑”改性SBS类沥青。参照《公路工程集料试验规程》(JTG E42-2005)和《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)相关要求对原材料进行试验,测试结果表明原材料能符合规范要求。

通过调整各档料的比例,调整合成级配曲线图,使得级配曲线在上、下限之间,尽量接近中值,并且使得曲线程倒“S”型,最终得到及配图如下:

取不同五种油石比,进行标准的马歇尔试验,测出马歇尔试件毛体积相对密度、稳定度、流值、空隙率、矿料间隙率、沥青饱和度等指标,据以上配合比设计试验结果,确定最佳油石比为4.3%。

试验条件与方法

本试验采用温度与荷载可调的全自动车辙仪,按照公路工程沥青及沥青混合料试验规程JTG-20-2011成型长30cm、宽30cm、高5cm的试件。结合实际路面温度与荷载的调查、及公路工程沥青及沥青混合料试验规程内容,制定试验方案如下:

试验结果及分析

依据以上试验方案进行车辙试验,测得在各自不同温度条件下,不同荷载所对应的沥青混凝土动稳定度如下图所示:

40℃动稳定度 50℃动稳定度

60℃动稳定度 50℃动稳定度

80℃动稳定度

在测得在各自不同温度条件下,不同荷载所对应的沥青混凝土动稳定度数据的基础上,以标准条件60℃、0.7MPa的动稳定度为基准,计算出不同温度、不同荷载动稳定度修正因子如下表:

动稳定度修正因子表

从表可以看出,温度对沥青混合料的高温性能影响较大,在40℃条件下,沥青混合料稳定性较好,强度较高,表现出来很高的稳定度,所以在荷载从0.5增加到1.3MPa,稳定度下降20%。而在高温条件下,随着荷载的增加,动稳定下降明显,在80℃条件下,荷载从0.5增到1.3MPa,动稳定度下降

从上表可以看出,70℃、0.5MPa,50℃、1.3MPa和60℃、0.7MPa这些条件是基本等效的。

RDS=DS*y

y―-修正系数

根据实际温度数据,及交通量的调查,确定车辙温度、荷载大小,依据动稳定度修正因子表得到设计动稳定度的大小,我今后高温重载沥青混合料设计提供参考。

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