【文章內(nèi)容簡介】 8 12 配比 篩孔尺寸/ m m篩孔通過百分率/%級(jí)配上限級(jí)配下限合成級(jí)配級(jí)配中值13 圖 2 3 SMA13 礦料級(jí)配 C 曲線圖 按公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程 JTG E4220xx 中試驗(yàn) T 0309 測得上述礦料級(jí)配 A、礦料級(jí)配B 和礦料級(jí)配 C 的粗集料松裝間隙率 VCADRC 分別為 %、 %和 %。 比較 已建類似工程瀝青混合料的 合成集料毛體積相對(duì)密度 預(yù)估本次試驗(yàn)的最佳油石比為 %。 按照選擇的初試油石比和礦料級(jí)配制作 SMAS 試件，馬歇爾標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)的次數(shù)為雙面 50 次。馬歇爾試件的毛體積 相對(duì)密度由表干法測定。馬歇爾試件的各項(xiàng)體積參數(shù)見 表 2 。 表 2 8 各種礦料級(jí)配馬歇爾試件的體積參數(shù) 級(jí)配類型 γ t γf VV VFA VMA CVAmix — — % % % % 級(jí)配 A 級(jí)配 B 級(jí)配 C 由設(shè)計(jì)規(guī)范要求 ， CVAMIXVCADRC 及 VMA17%的要求，選取級(jí)配 B 作為設(shè)計(jì)級(jí)配。 確定設(shè)計(jì)瀝青用量 根據(jù)所選擇的設(shè)計(jì)級(jí)配和初試油石比試驗(yàn)的孔隙率的結(jié)果，應(yīng)當(dāng)分別以%、 %和 %的油石比制作馬歇爾試件。由于初試油石比的混合料體積指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求， 因此省去上述步驟 ，只進(jìn)行一次復(fù)核。復(fù)核試驗(yàn)以級(jí)配 B配比和油石比 %制作馬歇爾試件，其各項(xiàng)體積參數(shù)見 表 2。 表 29 馬歇爾試件的體積參數(shù) 油石比 γ t γf VV VFA VMA CVAmix MS % — — % % % % kN 篩孔尺寸/ m m篩孔通過百分率/%級(jí)配上限級(jí)配下限合成級(jí)配級(jí)配中值14 復(fù)核結(jié)果表明， 最佳油石比為 %。 配合設(shè)計(jì)檢驗(yàn) （ 1） 析漏、飛散試驗(yàn) 以油石比 制作馬歇爾試件和制備瀝青混合料，分別進(jìn)行肯特堡飛散試驗(yàn)和謝倫堡析漏試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如 表 2。 表 210 析漏、飛散試驗(yàn)結(jié)果 礦料級(jí)配 油石比 謝倫堡析漏 損失 肯特堡飛散損失 % % % 級(jí)配 B 技術(shù)要求 ≤ ≤15 由試驗(yàn)規(guī)范技術(shù)指標(biāo)要求可知 ，上述結(jié)果均滿足規(guī)范要求。 （ 2） 高溫穩(wěn)定性檢驗(yàn) 以油石比 %制作車轍試件 2 塊，試件尺寸 30030050mm， 60177。1℃ 條件下保溫 5h，進(jìn)行車轍試驗(yàn)，得到的結(jié)果見 表 2 。 表 2 11 車轍性能研究 試驗(yàn)次數(shù) 1 2 3 時(shí)間 t1 (min) 45 車轍變形 (mm) 時(shí)間 t2 (min) 60 車轍變形 (mm) 動(dòng)穩(wěn)定度 DS (次 /mm) 5833 5385 5727 平均動(dòng)穩(wěn)定度 (次 /mm) 5648 技術(shù)要求 (次 /mm) ≥3000 動(dòng)穩(wěn)定度為 5648 次 /mm,大于 3000 次 /mm，對(duì)比設(shè)計(jì)規(guī)范，高溫穩(wěn)定性能滿足設(shè)計(jì)要求。 （ 3） 水穩(wěn)定性檢測 以油石比 %制作 2 組馬歇爾試件，分別測試浸水 30min 與 48h 的馬歇爾穩(wěn)定度，其測試結(jié)果見 表 2 。 表 2 12 浸水殘留穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果 浸水時(shí)間 理論相對(duì)密度 毛體積相對(duì)密度 空隙率 瀝青飽和度 礦料間隙率 穩(wěn)定度 MS0 h — — % % % kN ％ 48h 以油石比 %制作 2 組馬歇爾試件，分別測試未凍融循環(huán)與凍融循環(huán)后試件的劈裂抗拉強(qiáng)度，其測試結(jié)果見 表 2。 15 表 213 凍融劈裂強(qiáng)度比 測試指標(biāo) 試件高度 毛體積相對(duì)密度 空隙率 飽和度 礦料間隙率 試驗(yàn)荷載 劈裂抗拉強(qiáng)度 TSR mm — % % % kN MPa % 未凍融 凍融后 浸水殘留穩(wěn)定度 高于公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范中的技術(shù)要求 80%； 凍融劈裂強(qiáng)度比 亦高于公路瀝青 路面施工技術(shù)規(guī)范中的技術(shù)要求 80%。 （ 4） 滲水系數(shù)檢驗(yàn) 以油石比 %成型三組車轍試件 ，分別測試滲水系數(shù)，測試結(jié)果見 表 2 。 表 2 14 滲水系數(shù)試驗(yàn) 組別 時(shí)間 /s 0 60 120 180 滲水系數(shù) (ml/min) 平均滲水系數(shù) (ml/min) 1 體積 /ml 100 109 119 128 9 9 2 體積 /ml 100 110 121 131 10 3 體積 /ml 100 110 119 127 9 由上表可知， 滲水系數(shù)小于公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范要求 80ml/min。 綜合以上配合比設(shè)計(jì)檢驗(yàn)可知， SMA13 最佳油石比為 %。 16 3 抗裂性柔性基層瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì) 原材料選擇 膠結(jié)料 根據(jù) 瀝青路面 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求與宜昌地區(qū)氣候特點(diǎn)，柔性基層瀝青混凝土采用AH70 號(hào)瀝青 ，其基本性能指標(biāo)見 表 2 1。 表 3 2 AH70 瀝青基本性能指標(biāo) 技術(shù)指標(biāo) 技術(shù)要求 試驗(yàn)結(jié)果 針入度（ 25℃ 、 100g、 5s ） （ ） 60~80 75 延度 （ 10℃、 5cm/min） （ cm） ≥20 23 軟化點(diǎn)（環(huán)球法） （ ℃ ） ≥42 48 閃點(diǎn)（ COC） （ ℃ ） ≥230 264 溶解度（三氯乙烯） （ %） ≥99 粗集料與細(xì)集料 粗集料采用石灰?guī)r碎石， 細(xì)集料采用石屑和機(jī)制砂。 檢測 標(biāo)準(zhǔn)：《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》 (JTGF4020xx)， 基本性能 見表 32。 表 32 集料性能指標(biāo) 技術(shù)指標(biāo) 表觀相對(duì)密度 t/m3 毛體積相對(duì)密度 t/m3 含泥量 % 砂當(dāng)量 % 技術(shù)要求 ≥ —— ≤5 ≥50 粗集料 —— (35)石屑 —— (03)機(jī)制砂 75 填料 采用宜昌花艷水泥廠礦粉，其性能指標(biāo)見 表 2 。 表 3 3 礦粉基本性能 技術(shù)指標(biāo) 表觀密度 毛體積相對(duì)密 度 親水系數(shù) 含水量 單位 t/m3 t/m3 — % 技術(shù)要求 ≥ — ≤1 ≤1 測量值 17 配合比設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)礦料級(jí)配的確定 表 3 4 礦料級(jí)配設(shè)計(jì) 篩孔 合成級(jí)配 級(jí)配中值 級(jí)配范圍 (mm) 205 515 石屑 機(jī)制砂 礦粉 (%) (%) (%) 100 ~ 100 90 ~ 100 16 60 ~ 85 50 ~ 75 40 ~ 65 15 ~ 40 5 ~ 22 2 ~ 16 1 ~ 12 0 ~ 10 0 ~ 8 0 ~ 5 配比 100 0102030405060708090100110篩孔尺寸( m m )通過率(%)級(jí)配上限級(jí)配下限合成級(jí)配級(jí)配中值 圖 31 礦料級(jí)配曲線 18 馬歇爾試驗(yàn) 選擇油石比 、 、 、 、 進(jìn)行馬歇爾實(shí)驗(yàn)，混合料拌和溫度160℃ ，擊實(shí)溫度 140℃ ，馬歇爾擊實(shí)儀雙面擊實(shí)各 50 次。 測試馬歇爾試件的毛體積相對(duì)密度 γf、空隙率 VV 和 馬歇爾穩(wěn)定度 MS， 結(jié)果見 表 3 3。 表 3 3 最佳油石比試驗(yàn) 油石比 γf VV MS % — % kN 確定最佳瀝青用量 從表 35 中 分析得出，相應(yīng)于密度最大值的油石比 a1= ，相應(yīng)于馬歇爾穩(wěn)定度最大值的油石比 a2=，相應(yīng)于空隙率規(guī)范中值的油石比 a3=，相應(yīng)于瀝青飽和度規(guī)范中值的油石比 a4=，則計(jì)算出 OAC1= (a1 +a2 +a3+a4)/4=。同時(shí)，由圖中分析可知，滿足各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的油石比最大值與最小值的范圍為： ～ ，計(jì)算得出 OAC2=（ +） /2=。經(jīng)過綜合分析后，初步確定得出最佳油石比為 OACopt=（ OAC1 +OAC2） /2=。 19 4 拌和式水泥乳化瀝青混凝土材料研究 水泥乳化瀝青混凝土（ Cement Emulsified Asphalt Concrete，以下簡稱 CEAC）是將水泥、乳化瀝青、級(jí)配碎石和一些外加劑等經(jīng)冷拌、冷鋪及碾壓后形成的一種兼具水泥混凝土剛性和瀝青混合料柔性的新型路面材料，具有 較好的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性及抗疲勞性 。 與傳統(tǒng)的熱拌時(shí)瀝青混合料相比，冷拌式的 CEAC 具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn) ： 1） 對(duì)于冷拌式，乳化瀝青 中的 水分和集料中包含的適當(dāng)水分均不影響混合料的質(zhì)量，而熱拌式瀝青需要預(yù)先脫水，集料也需經(jīng)過干燥除水處理，否則瀝青混合料的質(zhì)量將受影響； 2）乳化 瀝青破乳后的水分可供水泥硬化凝結(jié)，較好的解決了乳化瀝青破乳“憎水” 和水泥水化“需水”的矛盾 ； 3） CEAC 采用冷拌、冷鋪的施工工藝，可以降低能耗，減少環(huán)境污染，對(duì)于實(shí)現(xiàn)文明、環(huán)保施工非常有利 。 水泥乳化瀝青混凝土 強(qiáng)度形成機(jī)理 CEAC 是水泥混凝土和瀝青混凝土的結(jié)合體， 其強(qiáng)度形成與發(fā)展過程與水泥在混凝土中作用密切相關(guān)，同時(shí)與乳化瀝青增強(qiáng)粒子的作用有很大聯(lián)系 。 CEAC屬顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料，乳化瀝青粒子高度彌散地分布在混凝土骨料基體中，當(dāng)基體受荷載時(shí)，乳化瀝青增強(qiáng)粒子阻礙導(dǎo)致骨料基體產(chǎn)生塑性變形的運(yùn)動(dòng)，對(duì)混凝土產(chǎn)生強(qiáng)化效果。強(qiáng)化效果與乳化瀝青粒子體積、粒子特性、粒子間距和 粒子直徑等因素有關(guān)。 在水泥與水作用約 45min 后，絲狀的結(jié)構(gòu)不僅很快地在水泥表面形成，而且在粒子之間填充水的空間內(nèi)發(fā)展。隨著水泥水化時(shí)間的延長，一方面由于水泥水化所產(chǎn)生的多種水泥纖維以水泥顆粒為中心向周圍空間發(fā)展，縱橫交叉，逐漸填充滿混合料內(nèi)的所有毛細(xì)空間，水泥與乳化瀝青除物理吸附和化學(xué)吸附外，還可能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。其結(jié)果是水泥水化產(chǎn)物與瀝青膜交織在一起，并同細(xì)集料牢固結(jié)合而形成柔性空間網(wǎng)，正是水泥產(chǎn)物的凝結(jié)力及瀝青的粘聚力、水泥與乳化瀝青的結(jié)合力，組成強(qiáng)大的復(fù)合力，使 CEAC 成為一種 “密實(shí)一骨架 ”結(jié)構(gòu)。此 時(shí)，水泥砂漿充滿 孔隙 ， 形成均勻、密實(shí)、孔隙閉合的整體，從而提高了混凝土的總體強(qiáng)度 。 另一方面 ， 混凝土中的瀝青乳液因壓實(shí)等原因，已開始分解破乳，瀝青從乳液的水相中分解出來，許多微小瀝青顆粒相互聚結(jié)，成為連續(xù)的瀝青薄膜，以結(jié)構(gòu)瀝青的形式粘附在骨料的表面。由于這兩種作用是同時(shí)進(jìn)行的，兩種膠凝材料之間既相互獨(dú)立又相互貫穿，不可分割，形成兩種材料和性質(zhì)均不相同的立20 體空間網(wǎng)絡(luò)，把骨料緊緊地結(jié)合在一起，與普通瀝青混合料相比，除了原有單獨(dú)起作用礦質(zhì)骨架和瀝青的粘結(jié)外，水泥、乳化瀝青混凝土提供了一種新型的、以水泥凝膠為主體的第 一骨架，這種質(zhì)地堅(jiān)硬的骨架，不僅大大提高了混凝土的抗壓性能，并且由于其自身的凝固力，對(duì)混凝土的抗拉能力也有所改善；同