排水路面混合料(OGFC-13)配合比设计和路用性能研究.pdf
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1、2 0 1 2年4月 石 油 沥 青P E T R O L E U M A S P H A L T 第 2 6卷第2期 排水 路面混合料( OG F C一1 3 ) 配合 比设计和路用性能研究 张娟,靳永岗,刘健 ( 西安公路研究院,西安7 1 0 0 5 4 ) 摘要:通过室内配合比设计,确定了排水路面混合料最佳矿料级配和油石比,分析比较 了基质沥青和 S B S改性沥青与 T P S的不同掺配比例对排水路面路用性能的影响,并在 室内 试验的基础上铺筑了试验段。结果表明:基质沥青和改性沥青均能满足排水路面的路用性能 要求,且改性沥青优于基质沥青;建议 r P s的掺量为r P S : 改性沥
2、青 =1 0 : 9 o ;排水路面试验 段各项性能指标 满足规 范要求。 关键 词:道路 工程排水路面 配合 比设计路用性 能 排水性沥青路面主要是功能性路面结构层, 排水是其主要的功能,它能快速将流入路面的雨 水通过其结构内部的连通孔隙排出路面范围外, 提高道路的抗滑性能。由于沥青路面耐久性和抗 车辙性能的要求 ,排水性沥青路面的空隙率不可 能无限的增大 ,因此这就要求在空隙率一定的条 件下,使其连通空隙率最大化,这样既可以延长 排水性沥青路面的使用寿命,同时也可以满足其 排水功能的发挥。十天高速汉中西段采用排水性 沥青混凝土路面O G F C一 1 3 结构,本研究以空隙 率及连通孔隙率
3、为主要控制指标,对排水性沥青 混合料配合比进行了设计分析,同时为提高路面 的耐久性,通过改变沥青种类及其与 T P S的不 同掺量来改善路用性能。通过室内试验分析,为 十天高速汉中西段排水路面的施工应用提供了技 术基础。 1 排水路面的配合比设计 1 1 原材料的选用 矿料:粗集料采用汉中市西乡县自勉峡树 林坪石料厂生产的辉绿岩碎石 ;机制砂和矿粉采 用汉 中勉县宏远石料厂生产的石灰岩碎石加工 。 矿料筛分结果见表 l 。 表 1 矿料的筛分试验结果 沥青:基质沥青选用壳牌9 0号基质沥青, 改性沥青选用江苏佳乐生产的S B S( I c )改性 沥青。 T P S :T P S 是 日 本大
4、有建设株式会社研发 生产的产品,是一种专门用于生产排水性沥青混 合料的添加剂,2 m m左右颗粒状,淡黄色。主 要成分是热塑性弹性体为主要成分,并经过溶解 收稿 日期 :2 0 1 1 1 0 2 5 。 作者简介:张娟 ( 1 9 8 O 一) , 女,湖南祁东人,工学硕士, 工程师,从事道路结构及道路材料研究。 第 2 期 张娟 排水路面混合料 ( O G F C一1 3 )配合比设计和路用性能研究 2 5 性 、粘着性改 良,密度为0 9 6 g o re 。 1 2 矿料级配的确定 按照规范标准,排水性铺装的目标空隙率 1 8 一 2 5 ,为了更好地保证排水性能的持续 性,路面铺装体
5、的耐久性,将目标空隙率设定为 2 0 。由于路面实际的排水性能还受到连通空隙 率的影响,连通空隙率的目标值为 1 4 以上, 在设计矿料级配时必须将空隙率与连通空隙率结 合起来考虑。 本次试验采用的是 O G F C一】 3 ,首先设定基 本级配,根据基本级配2 3 6 m m筛孔的通过量 百分率浮动 4 - 2 来设定粗、细级配。在设定基 本级配时,应固定矿粉及消石灰的使用量。根据 过去 的具 体实践 经验,一般矿 粉使 用 量为 3 5 ,消石灰使用量为 1 5 。此外, 9 5 m m 筛孔的通过量 范围一般 在 5 0 一7 0 。排水性 混合料目标空隙率设定为 2 0 ,按照以往经验
6、, 3种矿料 的级 配 2 3 6 m m 筛孑 L 通过 率在 1 0 、 1 2 、1 4 左右 时,是可 以实现 目标空 隙率 2 0 的最佳配 比。三组级配各档料 的比例 见表 2 ,合成级配见表 3 。 表 2 各档料的比例 级配 合成比例 级配 1 9 51 6 : 4 7 59 5 : 0 2 3 6 : 石灰: 矿粉 = 4 9 : 4 0 : 6 : 1 5 : 3 5 级配 2 9 51 6 : 4 7 59 5 : 02 3 6 : 石灰: 矿粉 = 4 7 : 4 0 : 8 : 1 5 : 3 5 级配3 5 1 6 : 4 7 5一 5 : 0 2 3 6 : 石灰
7、: 矿粉= 4 6 : 38 : l 1 : 1 5 : 3 5 表 3 合成级配结果 根据沥青膜厚度为 1 4 m, 通过矿料表面积 对每个级配的初试油石比推算, 进行马歇尔试验。 暂定油石 比 = 假定沥青膜厚度 ( 1 4 m) 矿料表面积 =( 2+0 0 2 a+0 0 4 b+0 0 8 c + 0 1 4 d+ 0 3 e + 0 6 ,+ 1 6 g ) 4 8 7 4 ( 2 ) 式 ( 2 ) 中的 a 、b 、c 、d 、e 、 f 、g为 累积 矿料表面积 ( 1 ) 通过质量百分率 ,其与筛孔尺寸关系如表 4 。 表 4 筛孔尺寸与 累积通过量百分率的关 系 计算 出
8、 的三组 级 配 的暂定 油石 比分别 为 4 8 、5 1和 5 4 。从试验过程可看出按此计算 的 油石比拌和,搅拌锅底留有一层较厚的沥青胶 浆,可以看出由计算得出的油石比明显偏大。根 据工程实践经验, 在计算得出的油石比基础上降 低 0 2 一 0 3 ,将 三组级配的暂定油石 比设 为 4 8 。由于时间问题 ,在成型 Ma r s h a l l 试件 中采用S B S 改性沥青掺加 T P S( 掺配比例为改性 沥青: T P S= 9 2 : 8 )这种情况下进行击实试验, 在确定出最优级配和最佳油石比后再采用基质沥 青和 S B S改性沥青 与 T P S的不 同掺配量来进行
9、路用性能对 比试验。 M a r s h a l l 试件成型温度控制:矿料加热温度 1 8 5 1 9 0,沥青加热温度 1 6 5 1 7 0,混合 料拌和温度 1 7 5,试件击实温度 1 6 5。马歇 尔试验结果如表 5所示 。 2 6 石 油 沥 青 2 0 1 2年第 2 6卷 由马歇尔试件各项体积指标可看出,级配2 的空隙率值符合 目标空隙率为 2 0 的要求,其 连通空隙率也满足1 4 的技术要求,因此确定 以级配 2作为最优级配。 1 3油石比的确定 根据已经确定的最佳级配,进行析漏试验和 肯特堡飞散损失试验,由析漏试验确定最大油石 比,由肯特堡飞散损失试验确定最小油石比,从
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