贝雷参数对混合料级配特征与施工特性的影响
第32卷 第5期
2010年3月武 汉 理 工 大 学 学 报JOURNALOFWUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGYVol.32 No.5 Mar.2010DOI:10.3963/j.issn.167124431.2010.05.018
贝雷参数对混合料级配特征与施工特性的影响
马登成1,刘洪海1,马尉倘2,陈 筝3
(1.长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室,西安710064;2.广州能达高级公路维护有限公司,广州510030;
3.武汉理工大学硅酸盐材料工程教育部重点实验室,武汉430070)
摘 要: 通过贝雷法对混合料进行级配设计,分析了贝雷参数CA、FAC、FAf对混合料级配特征与施工特性的影响。结果表明:贝雷参数值对沥青混合料的空隙率、矿料间隙率、粗集料骨架的形成;CA;FAC,FAf同FAC类似,其值也影响混合料的施工特性。
关键词: 贝雷参数; 沥青混合料;; 中图分类号:U:文章编号:167124431(2010)0520067205
ofParametersonMixtureGradationandConstruction
CharacteristicsBasedonBaileyMethod
MADeng2cheng1,LIUHong2hai1,MAWei2tang2,CHENZheng3
(1.KeyLaboratoryforHighwayConstructionTechnologyandEquipmentofMinistryofEducation,
Chang’anUniversity,Xi’an710064,China;2.GuangdongLongdaSuperhighwayMaintenanceCoLtd,
Guangzhou510030,China;3.KeyLaboratoryofSilicateMaterialsScienceandEngineeringof
MinistryofEducation,WuhanUniversityofTechnology,Wuhan430070,China)
Abstract: TheinfluenceofCA,FACandFAfonthecharacteristicsofasphaltmixturegradationandconstructionareana2lyzedbygradationdesignoftheBaileymethod.Theresultsshowthattheseparametershasasignificanteffectonpercentairvoids,VMA,formationofthecoarseaggregateskeleton,ruttingresistanceanddensificationcharacteristicsofasphaltmixture;TheChangeofCAdecidesthedegreeofcrowdednessofcoarseaggregateandconstructioncharacteristicsofmixture;FAChasthegreatestimpactontheVMA,FACandFAfalsohavesomeeffectsontheconstructionproperties.
Baileyparameters; asphaltmixture; gradationcharacteristics; constructionpropertiesKeywords:
传统的沥青混合料矿料级配设计方法在长期的使用过程中,逐渐暴露出其缺陷和不足,并且不能适用于各种沥青混合料。美国伊利诺州交通部的罗伯特 贝雷(RobertBailey)先生提出的贝雷级配设计检验方法,提出了混合料级配设计中粗集料骨架嵌挤程度的确定方法,考虑了各组成集料填充特性的级配方法及判定法则[1,2]。贝雷法现已应用于各种最大粒径的密级配沥青混合料及SMA,而且适用于任何一种混合料设计方法,包括Superpave、马歇尔设计法、维姆设计法等。中国自从林绣贤利用该法来评价不同的级配、并利用粗细集料比检验级配的嵌挤以来,许多工程都不同程度的利用该法设计沥青混合料的配合比。目前应用贝雷法仅是通过验证粗细集料的比例来保证粗集料的骨架,因此这具有一定的局限性[326]。为此,对贝雷参数收稿日期:2009210220.
基金项目:内蒙古交通厅合作项目(NJ22004222).
作者简介:马登成(19812),男,博士生.E2mail:mdc8235@
贝雷参数对混合料级配特征与施工特性的影响
武 汉 理 工 大 学 学 报 2010年3月68
在评价级配时所起的作用以及对混合料施工特性的影响进行分析,为更好应用贝雷法进行沥青混合料级配设计和评价级配提供参考。
1 贝雷法的基本概念[2]
贝雷法通过以下基本概念阐明集料级配与混合料特性之间的关系。
1.1 粗、细集料的划分
粗集料是指能产生空隙的大颗粒集料,细集料是指能填充粗集料产生空隙的小颗粒集料。贝雷法中粗细集料不再以4.75mm或2.36mm划分,而是以最大公称粒径确定。其数学基础是等直径平面圆模型,如图1所示[6]。
颗粒之间的空隙决定子颗粒的尺寸和形状。
当3个相互接触的颗粒全为圆形时,空隙中内切圆
的直径为0.15D(D为颗粒尺寸);当有1个接触面
为平面时,内切圆直径为0.20D;当有2个接触面
为平面时,内切圆直径为0.24D;当3个接触面均
为平面时,内切圆直径为0.29D。由于实际使用的
材料既非全方也非全圆,因此取以上4D0.22D,。同济,计算公式见式(1)。
(1)PCS=NMPS×0.22
式中,PCS、NMPS为第一控制筛孔尺寸、最大公称尺寸。
1.2 松装密度与干捣实密度
松装密度是集料堆积状态下不捣实时单位体积重量。试验方法是:将风干的代表性试样装入相应的容量桶内,到材料流出,用直径15mm的金属棒刮平,在不压实材料时称重计算松装密度,进行3次试验取均值。为了减小筒的边界效应对颗粒填充的影响,要求筒的直径大于10倍公称最大粒径。干捣实密度是集料在捣实时的单位体积重量。试验方法是:将材料分3层放入量筒,每放入一层用捣棒捣实25次,最后用合适的材料填充表面空隙,称重计算干捣实密度。试验进行3次取均值。
1.3 粗集料嵌挤程度
粗集料的嵌挤程度取决于压实力、压实方法、颗粒形状、纹理、粒径和颗粒强度等。按颗粒的紧密程度,将粗集料形成的骨架分为2种类型:紧排骨架和松排骨架。
紧排骨架是压实混合料中的粗集料间隙率小于粗集料干捣实空隙率,适用于间断级配和开级配沥青混合料。如SMA、OGFC等。松排骨架是压实混合料中粗集料间隙率在粗集料松装空隙率和粗集料干捣实空隙率之间,适用于骨架嵌挤连续级配密实结构如Superpave混合料。由此可见压实混合料中粗集料间隙率愈向粗集料干捣实空隙率靠近,粗集料的嵌挤程度愈高,混合料力学性能愈佳,但施工难度愈大。
1.4 集料填充特性
集料填充特性是单位体积中不同粒径的颗粒相互填充,集料之间存在空隙的特性。其填充比例和程度主要取决于集料级配组成、颗粒形状和表面纹理、压实方法和压实功。
1.5 粗级配混合料与细级配混合料
粗级配混合料为粗集料形成骨架结构的密级配混合料;细级配混合料为粗集料不足以形成骨架结构,荷载主要由细集料承担的密级配混合料。
1.6 粗集料的选取密度
根据期望得到的粗集料骨架结构选取的设计密度。松装密度是粗集料形成骨架嵌挤结构的下限,干捣实密度是连续级配粗集料形成骨架嵌挤结构的上限。松装密度是粗、细级配混合料的分界点。