新油膜厚度在瀝青混合料設(shè)計中的應(yīng)用

1、<p>　　新油膜厚度在瀝青混合料設(shè)計中的應(yīng)用</p><p>　　摘要：傳統(tǒng)設(shè)計方法中，瀝青混合料的瀝青用量采用油膜厚度指標(biāo)確定，但傳統(tǒng)油膜的厚度與混合料的實際油膜厚度有誤差。本文提出了新的油膜厚度指標(biāo)，并進(jìn)行瀝青混合料的配合比設(shè)計，對該指標(biāo)進(jìn)行了試驗檢驗。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：油膜厚度、新油膜厚度、瀝青混合料 </p><p>　　中圖分類號

2、：TU535文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： </p><p><b>　　1前言 </b></p><p>　　確定瀝青混合料中的最佳瀝青用量是瀝青混合料設(shè)計好壞的重要一環(huán)，如果瀝青用量過大瀝青混合料顏色黑亮，施工時易發(fā)生推移現(xiàn)象，同時其高溫穩(wěn)定性差。而瀝青用量過小，瀝青混合料顏色較暗，瀝青混合料使用時易開裂老化，同時水穩(wěn)定性差。傳統(tǒng)的設(shè)計方法中瀝青用量是用油膜厚度這個

3、指標(biāo)來衡量的，但是傳統(tǒng)的油膜厚度的定義中[1]，油膜厚度的大小只和膠結(jié)材料的用量體積有關(guān)，與礦料的顆粒分布情況和混合料的壓實情況無關(guān)，也就是說瀝青混合料設(shè)計中，最佳瀝青用量的確定不考慮混合料的空隙率和VMA。這種假設(shè)與混合料在壓實過程中的情況有很大的差別，混合料在壓實過程中礦料顆粒之間空隙逐漸減小，包裹礦料顆粒的瀝青厚度也會受到影響。所以用油膜厚度來確定最佳瀝青用量誤差較大，本文針對這種情況，采用新瀝青油膜厚度對瀝青混合料進(jìn)行設(shè)計。 &

4、lt;/p><p><b>　　2 新油膜的概念 </b></p><p>　　新油膜厚度t的定義為瀝青混合料礦料的表面穿過油膜到空氣的最短距離。并且假設(shè)所有礦料顆粒的新油膜是均勻的薄殼，這個薄殼就被稱為“新油膜”。 </p><p>　　傳統(tǒng)油膜在進(jìn)行建模時假設(shè)礦料包裹上油膜厚[2]，礦料之間不發(fā)生接觸，這樣的話，每個礦料所包裹的油膜其厚度必然會

5、相同，如礦料的粒徑就沒有關(guān)系了。但實際上瀝青混合料的礦料顆粒并不是相互獨立互補接觸的狀態(tài)，在瀝青混合料的攪拌、運輸、攤鋪、壓實的過程中，時刻在接觸，這時，一定會出現(xiàn)兩個礦料顆粒間的距離小于最佳油膜厚度的情況，也就是說礦料的油膜出現(xiàn)了重疊部分。 </p><p>　　這種情況下，在按照傳統(tǒng)油膜的模型就會有誤差了[3]，實際中的礦料油膜會相互接觸的，礦料油膜厚度包括有效厚度和小于油膜厚度。為了避免計算時顆粒粒徑太小，

6、表面積計算值過大的情況，對瀝青混合料礦料的最小粒徑進(jìn)行限制，因為純?yōu)r青中最大的顆粒約為0.2μm，因此考慮集料的最小尺寸為0.2μm是有意義的。 </p><p>　　3 油膜和新油膜區(qū)別計算示例 </p><p>　　為了對比分析傳統(tǒng)油膜和新油膜厚度的區(qū)別，現(xiàn)以某瀝青路面混合料設(shè)計為例進(jìn)行說明。該道路采用瀝青AC-16作為道路上面層。其設(shè)計級配如表3-1所示。 </p>&

7、lt;p>　　為了說明油膜厚度和瀝青用量的關(guān)系，現(xiàn)假設(shè)瀝青混合料的級配保持不變，如表3-2所示，采用不同瀝青膠結(jié)料用量壓實成型試件，瀝青膠結(jié)料用量分別為：4.2%、4.7%、5.2%、5.7%四個瀝青含量，采用旋轉(zhuǎn)壓實法按照規(guī)范的壓實次數(shù)成型試件，然后計算試驗混合料的體積特性參數(shù)和傳統(tǒng)油膜厚度、新油膜厚度，如表3-2所示。最后將計算結(jié)果用圖示進(jìn)行說明，如圖3-1所示。 </p><p>　　表3-1 混合料

8、設(shè)計級配 </p><p>　　表3-2 不同瀝青用量下混合料的特性及油膜厚度 </p><p>　　經(jīng)過計算和繪圖分析，可以看出傳統(tǒng)油膜的分布是線性遞增的，也就是說礦料的油膜厚度隨著混合料的瀝青含量增加而直線增加；而新油膜厚度的分布是三次曲線，如果按照新油膜的分布曲線來分析礦料油膜厚度的話，可以這樣總結(jié)，就是如果增加混合料的瀝青含量，則新油膜的厚度增加量要大于傳統(tǒng)油膜厚度增加量。 <

9、;/p><p>　　圖3-1油膜和新油膜隨瀝青用量變化曲線 </p><p>　　上面是關(guān)于油膜厚度和瀝青用量的關(guān)系，下圖反映的是油膜厚度和礦料間隙率的關(guān)系。從圖中的曲線可以看出，如果采用傳統(tǒng)的油膜厚度，礦料的間隙率對油膜厚度是沒有影響的，這一點從前面講述的瀝青油膜模型分析中可以看出，傳統(tǒng)的油膜模型的假設(shè)前提是礦料顆粒之間互不接觸，當(dāng)然礦料的間隙率不會影響到油膜厚度的計算。從下圖可以看出，新油

10、膜厚度會隨著礦料間隙率的增加而逐漸減小，從新油膜的模型中可以看出，當(dāng)?shù)V料顆粒之間越接近，新油膜的厚度會受到間隙變化的影響。 </p><p>　　圖3-2VMA對油膜和新油膜的影響 </p><p><b>　　4.結(jié)論 </b></p><p>　　綜上所述，混合料中的礦料顆粒的油膜厚度既不能太大，也不能太小，如果油膜厚度太厚，會造成瀝青高溫

11、穩(wěn)定性下降，在混合料施工時會發(fā)生推移的現(xiàn)象；如果油膜厚度太薄，則混合料容易老化開裂，也就是混合料的水穩(wěn)定性和低溫開裂性能下降，從表觀上看這時候的混合料色澤暗淡。油膜的取值有一個合適的取值范圍。本文中采用新油膜確定瀝青的最佳用量，所得的瀝青用量范圍比傳統(tǒng)油膜所得結(jié)果小一些，所以對于瀝青混合料的最佳瀝青用量的確定，新油膜厚度更具有實用價值。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b><

12、;/p><p>　　包建設(shè).隔離膜厚度在砂礫式應(yīng)力吸收層瀝青混合料設(shè)計中的應(yīng)用[M].北京：公路，2009，7:38-39 </p><p>　　許福,曹政.體積法計算中瀝青膜厚度與最佳瀝青用量關(guān)系新解[M].合肥：華東公路，2006，5:21-22 </p><p>　　張?zhí)m峰.瀝青路面Top-Down開裂影響因素及其評價方法研究[D].西安:長安大學(xué)碩士學(xué)位論文,2