排水性沥青路面OGFC-13配合比设计.pdf

6 低温建筑技术 2 0 1 2 年第 l O 期( 总第 1 7 2 期) 排水性沥青路面 O G F C 一 1 3配合比设计 鲁云岗 ( 湖南省高速公路管理局， 长沙4 1 0 0 0 1 ) 【 摘要】 介绍了 O G F C路面的性能特点， 从原材料选择阐述了 O G F C混合料对集料、 沥青等原材料的技术 要求、 试验方法以及 O G F C混合料配合比设计的主要步骤， 通过对掺加 T P S改性剂的排水路面沥青混合料配合比 分析与性能测试 ， 为西安咸阳国际机场专用高速公路排水路面施工应用提供技术依据。 【 关键词】 排水性沥青混合料； O G F C ； 配合比设计 【 中图分类号】 T U 5 2 8 4 2 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 2 ) 1 0 0 O 0 6 0 3 随着国家经济的发展， 尤其是西部大开发的不断推进， 我国高速公路建设突飞猛进， 人们对高速公路品质的要求 亦是逐渐提高， 对高速公路安全性、 舒适性、 快捷性的要求 愈是严格 。高速公路的排水性则成为对品质要求 的不 可忽视的因素， 如何提高高速公路的排水性能成为道路工 作者研究的重要任务。研究表明， 路面材料空隙率设计为 1 8 一2 5 时具有 良好的排水性能 j ， 排水性沥青路面采 用大孔隙开级配沥青混合料， 是实现这种 目标的一种新的 路面形式。文中依托西安咸阳国际机场专用高速公路 N1 合同段， 采用排水性沥青路面 O G F C一 1 3混合料配合比进行 室内设计分析与性能测试。 图l 排水性路面 ( 左 )和 普通路面 ( 右 ) 1 原材料 1 1沥青及 T P S O G F C路面具有大孔隙特点， 容易受空气及太阳紫外线 的作用加速沥青的老化， 对胶结料的抗老化性能提出了更 高的要求 。本次试验基质沥青分别采用 S K g 0号和壳牌 9 0号沥青， 同时加 T P S进行改性， T P S掺加剂量为：T I - 沥 青 =1 2 ： 8 8 ， 通过试验发现壳牌 9 O号的6 o 动力粘度优于 S K 9 0号6 0 动力粘度， 故工程采用壳牌9 O号基质沥青。依 托工程进行试验时， 将沥青改 良添加剂 T P S添加在骨料中， 利用拌和过程中的高温及混合料之间的相互摩擦，熔化、 分 散 T P S ， 操作简单， 结果可靠。 1 2 粗集料、 细集料及填料 本工程采用浅灰色角闪片麻岩作为粗集料， 分别由9 5 1 6 m m、 4 7 5 9 5 m m两档料组成， 含量约为 8 0 。细集 料为 洁净、 干燥、 无 风 化、 无 杂 物 机制 砂， 规 格 为 0 2 3 6 ra m。填料采用满足工程要求的石灰岩磨细得到的矿 粉， 掺加矿料总重 1 5 的消石灰。 2配合比设计 2 1 级配的确定 以孔隙率作为主要衡量指标， 采用马歇尔方法进行设 计。在确定矿料配合 比过程中， 按4 7 5 m m与 2 3 6 m m通过 率之差 3 5 的原则， 将矿粉和消石灰的总比例固定为 5 ， 并在满足工程设计和规范要求的情况下， 尽可能的减 少 4 7 5 9 5 m m集料的使用量， 从而将 2 3 64 7 5 ra m集 料的通过量控制在最小数值。初定 3种级配，详见下表 1 和表 2 。 表 1 初试级配 2 2 预估沥青用量及级配确定 在进行马歇尔试验时， 设计 目标孔隙率定为 2 0 ， 配合 比设计采用表观相对密度计算最大理论密度， 3种级配的预 估油石比分别为 4 8 、 4 9 、 5 0 ， 矿料和沥青加热温度 分别为 1 8 5 C和 1 7 0 1 8 0 2， 拌和温度 1 8 0 ， 拌和过程中先 加入集料、 机制砂、 T P S 、 干拌 l m i n ， 然后加人矿粉、 基质沥青 拌和 3 m i n ， 击实温度 1 6 52 1 2、 击实次数为双面各 5 0次。 以2 3 6 ra m通 过率 为特征变化 点，选择 1 4 1 、 1 5 9 、 1 7 8 三种通过率试 验并计算 分析， 结果 见表 3 。绘制 2 3 6 ram通过率与孔隙率关系曲线见图 2 ， 通过期望的 目标 鲁云岗： 排水性沥青路面 O G F C 一 1 3 配合比设计 7 孔隙率求出对应2 3 6 ram通过率确定满足 目标孔隙率的合 理级配见表4 。 表 2 对应合成级配的矿料的掺配比例 连通孔隙率的计算方法如下： 连通空隙率 =( 游标卡尺测定的试件体积 一( 空中重量 一 水中重量) 游标卡尺测定的试件体积 1 0 0 2 0 褥 l 8 智1 6 昌 I 4 N 1 2 2 3 6 ra m通过率与空隙率的关系曲线 - ， 一 一一一一： y 一 ： 三 ! ： l 40 l 6 0 l 8 O 2 00 2 2 0 2 4O 空隙率， 图2 2 3 6 ram 通过率与空隙率的关系曲线 表 3 各初试级配体积试验结果汇总 2 3 最佳油石比的确定 试验分析绘制析漏损失率与油石比组成的关系曲线见图 3 ， 对曲线进行分析可以看出试验所得最佳油石比为5 D 。 O8 O 冰0 6 0 羁 0 4 0 蒜 塔 0 2 0 00 o 4 油石 比与析漏损失关系曲线 ( 壳牌D级配 ) ， 二 = = 油石比， 图3 油石比与析漏损失关 系曲线 2 4 配合比检验 按 J T J 0 5 2 2 o o o ( 公路工程沥青及沥青混合料试验规 程 规定的方法分别进行沥青混合料的马歇尔试验和配合 比检验试验， 结果见表 5 、 表 6 。 2 5 渗水系数 渗水系数测定采用常水压条件的渗水试验。在未脱模 的马歇尔试件上加一套筒并向里注水 ， 套筒内水在恒压条 件下向下渗透， 测定一定时间内的渗水量来反映试件的渗 水性。 经试验分析， 置空状态下， 日本渗水仪透水量 4 0 0 m l 4 s ， 国产渗水仪透水量 4 0 0 m l 2 4 s ； 在成型试件上 ， 日方渗水 仪透水量为 5 7 6 1 m l m i n ， 国内渗水仪透水量 5 9 9 O ral ra i n 。 最终确 定 矿料 比例 为 A群( 9 51 6 ra m)： B#( 4 7 5 9 5 m m) ： 机制砂： 矿粉： 消石灰粉 = 5 3 ： 3 0 ： 1 2 ： 3 5 ： 1 5 ， 最佳 油石 比为 5 O 。 表 5 马歇尔试验结果 3 结语 ( 1 ) 本工程设计路面采用双向八车道， 宽度 比 B= l 8 7 5 m、 横坡比i = 2 ， 同时考虑到西安地区沙尘较大孔隙 容易堵塞， 在行车荷载长期作用下连通孔隙率易减小， 为了 有利于路面排水， 设计采用较大连通孔隙率的级配。该配 合比设计出来的路面具有很高的承载力和抗剪强度 ， 同时具 8 低温建筑技术 2 0 1 2 年第 1 O 期( 总第 1 7 2 期) 掺粉煤灰高性能混凝土耐久性试验研究 李卫东 ， 贾相财 ， 张豪杰 ( 1 北京新纪元建筑工程设计有限公 司西安分公司 西安7 1 0 0 6 5； 2 中国城市建设研究院 ， 北京1 0 0 1 2 0； 3 煤炭工业郑州设计研究院有限公 司 。 郑州4 5 0 0 0 7) 【 摘 要】 在榆林地区的恶劣的环境下， 通过在水中冻融循环作用下， 结合基准混凝土和对于添加不同掺量 的粉煤灰、 不同配合比的高性能高强度混凝土进行强度曲线分析。以混凝土抗压强度损失率和混凝土质量损失 率作为混凝土冻融耐久性的评价依据， 能准确地反映冻融过程中混凝土性能的劣化程度， 为榆林地 区高强高性能 混凝土施工提供帮助和理论依据。 【 关键词】 粉煤灰 ； 高强高性能； 耐久性； 冻融循环； 强度损失率； 质量损失率 【 中图分类号】 T U 5 2 8 2 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 2 ) 1 0 0 0 0 8 0 2 榆林地区相对于其他地区的气候复杂多样， 降雨量少， 风沙较大等特点， 因此对于混凝土在工作性、 耐久性等方面 提出了更高、 更苛刻的要求。但是 由于陕北地区丰富的 自 然资源和经济的高速发展， 需要大量的基础投资建设。而 在恶劣的 自然环境下普通混凝土建筑物很难达到设计寿命 年限， 该研究通过对高性能混凝土的耐久性研究 ， 来使高性 能混凝土的设计使用寿命能够达到设计使用年限。由此通 过大量试验研究评定该地区高性能混凝土的耐久性 J ， 对 该地区高性能混凝土做综合性能评定。 国内外对提高和评价各等级结构混凝土的耐久性和服 役寿命 ， 基本上是依据单一环境因素作用的影响， 这与实际 工程所承受的损伤因素的多重性、 力学、 环境变化及交替作 用的现实情况极不相符 J 。在环境因素作用下混凝土材 料的劣化程度也决非各环境因素单独作用分别引起损伤的 简单相加值， 而是诸因素间有相互影 响、 有明显的正负效应 交替作用， 这种作用有正也有负 ， 十分复杂。值得注意的是 不仅环境因素的叠加有加速结构混凝土和混凝土结构损伤 劣化的负面效应 ， 也有时间历程中某一阶段延缓混凝土材 料与混凝土结构的损伤进程而产生有益的正面效应 ， 但这 一 效用仅发生在损伤历程中的某一阶段或时刻， 而不是全 过程。 基于错综复杂的损伤因素与损伤过程， 这种损伤过程 的模拟必通过准确可靠性 的试验方法与手段才能得以实 现。陕北地区位于陕西省的最北部， 在陕北黄土高原和毛 乌素沙地南缘的交界处， 也是黄土高原和内蒙古高原的过 渡区， 环境恶劣， 混凝土受冻破坏是该地区混凝土建筑物耐 有 良好的透水性， 使用一年多时间， 没有发现传统的沥青混 凝土路面上所经常发生的损坏型式 ， 如车辙、 泛油、 推移、 松 散等。 表 6 配合 比检验试验 结果 汇总 ( 2 ) 排水性沥青路面设计厚度 5 e m， 从严格意义上讲 与当前 规定的 O G F C路面不严格相符。本次配合比 设计对级配有所改进， 按 5 0 7 0 控制 9 5 m m通过率 ， 0 0 7 5 ra m通过率调整为 3 一 6 ， 配合比设计以小于0 6 确定最佳沥青用量。这种配合 比方式的改进 比传统的 O G - F c路面工程造价降低 1 0 左右 ， 有效节约了工程资金。 参考文献 张晨， 张金喜， 苗英豪 新型多功能路面的铺装方法与特点 J 公路工程 ， 2 0 0 8 ， ( 5 )： 3 3 曹琼 研孝高速公路道路监控 系统设计 【 J 公路， 2 0 1 1 ， ( 6 ) ： 6 张生学 山区高速公路 景观设 计分析 J 交 通标准化 ， 20 1 1 ， ( 5 ) ： 2 张瑶 ， 陈荣生 ， 倪 富健 排 水性沥青 路面混合料 的渗透性能试 验测试技术 J 东南大学学报( 自然科学版) ， 2 0 1 l ， ( 6 ) ： 4 0 J r G F 4 02 0 0 4 ， 公路沥青路面施工技术规范 s 日本道路协会 排水路 面技术 指南 z 】 1 9 9 6 届殿功 ，巩涛 ， 张宵鹏O GF C排水性沥青混凝土路面施工技 术 J 】 公路， 2 O O 4 ， ( 1 ) 【 收稿日期】 2 0 1 2 0 5 2 5 【 作者简介 】 鲁 云岗( 1 9 7 9一 ) ， 男 ， 湖南岳 阳人， 工程师 ， 从事 道路工程技术及 管理工作。 1 J 1 J 1 J 1 J 1 J 1 J 二