以石灰石为粗集料的多孔沥青混合料马歇尔设计参数研究文献综述

 2022-05-30 22:07:52

摘要

多孔沥青路面被定义为一种沥青混凝土,其空隙率约为20%,能够在混合料内部形成排水通道。它由一种开级配沥青混合料组成,主要由联锁过程中嵌入的单尺寸碎石组成,也称为多孔沥青混合料。在我国,多孔沥青混合料马歇尔设计方法是目前实验室实验研究中应用最广泛的混合料设计方法。马歇尔设计方法的主要参数是压实次数和压实温度。该方法可以在均匀标准压实工作和给定的压实温度范围内,计算出满足性能要求的空隙含量。然而,由于不同的气候和交通量,马歇尔设计的成型参数应相应调整,以满足混合料的路面性能。为此,将强度相对较低的石灰石作为多孔沥青混合料中的集料进行实验研究,并对石灰石用于多孔沥青的可行性进行了分析和验证。通过分析马歇尔成型参数(压实温度和压实次数)对多孔沥青混合料空隙率的影响,找出了适用于以石灰石为粗集料的多孔沥青的马歇尔设计方法的成型参数范围。通过分析马歇尔成型参数(压实温度和压实次数)对多孔沥青混合料性能(高温稳定性,水稳定性和低温稳定性)的影响规律,结合用空隙率计算的成型参数范围,提出适用于中国地区石灰石多孔沥青混合料的马歇尔试件的成型参数。

关键词: 多孔沥青混合料;马歇尔设计方法;压实温度

1导言

多孔沥青路面具有抗滑移性能好、噪音低、雨天抑制水溅和喷雾、夜间行车时减轻刺眼灯光等技术特点,因为混合料内部空气空隙含量约为20%,透水骨架[[1]][[2]]。多孔沥青路面是20世纪60年代发展起来的,主要应用于提高路面行车安全,减少人口稠密地区和路网密集地区的交通噪声[[3]]。在美国(美国),开发了大空隙含量(高于15%)的开放式分级摩擦道(OGFC),以提高高速公路路面的抗滑移性能。在20世纪80年代,多孔沥青技术从欧洲进口到日本。结合当地气候和运输条件,日本形成并广泛推广了一种特定的多孔沥青技术[[4]]。我国多孔沥青的研究和应用始于20世纪80年代。目前主要采用高粘度改性沥青作为粘结剂,以提高抗磨性能。到目前为止,多孔沥青路面已在十多个省应用,多孔沥青路段总长超过300公里。

马歇尔设计方法建立于20世纪50年代末至20世纪60年代初。该方法的理论基础是,在具有一定压实能量的实验室中获得的试件密度等于多年使用的沥青路面的最终密度[[5]][[6]]。我国现行设计规范中沥青混合料的设计理念是:采用马歇尔设计方法,在均匀标准压实功率和给定的压实温度范围内,计算出满足性能要求的空隙率。然而,对于在不同地区或不同条件下使用的多孔沥青混合料,本规范提出的设计方法并不总是适用的,例如,承载重型和轻型交通的路面需要不同的混合料的机械强度,而中国南方和北方地区气候条件的差异也导致对高低温性能的不同要求。

本规范表明,马歇尔试验设计中致密级配沥青混合料的组成数(双面)为75,SMA混合料和OGFC混合料的组成数(双面)为50,以及压实温度基本为150℃plusmn;5℃;然而,它没有显示不同气候和不同交通量的具体参数要求[[7]]。大多数研究讨论了沥青混合料的不同成型方法及其物理力学性能的差异,例如:李汉光比较了不同成型方式的实验室制备的沥青混合料与现场直接研磨的沥青试验试件之间的各种性能[[8]];徐海静研究了可能影响沥青路面压实质量的因素[[9]];曹林涛在研究沥青混合料压实性能的基础上,从能量等效的角度确定了达到一定压实度所需的沥青路面碾压遍数。然而,对成型方法设计参数的研究较少[[10]]。本研究采用传统的马歇尔试验方法,制备相同级配的多孔沥青试件。石灰石集料就地收集研究了马歇尔设计参数(配合数和压实温度)对模压试件高低温稳定性和水稳定性的影响规律。多孔沥青混合料的压实效果进行评价,为石灰石多孔沥青路面现场压实技术提供理论依据。

2材料和试验方法

2.1 材料

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