摘 要
本文针对法国、美国和中国沥青中下面层混合料类型进行系统的比较,从粒径、层厚与分级、沥青混合料分级以及性能五个方面进行研究,总结了不同沥青混合料类型的技术特点,为促进混合料类型选择,为沥青路面技术的研究和混合料技术的进步提供有益的借鉴。
关键词 沥青混合料类型 | 分级 | 技术特点 | 性能
在长期的沥青混合料应用实践中,法国、美国和中国都形成了一成套的沥青混合料技术,固化了一系列沥青混合料类型。每种混合料类型都有相对固定的原材料技术要求、级配、沥青用量和性能指标的技术要求。中、面层混合料属于结构层混合料,其性能对于路面性能具有至关重要的作用。本文按照沥青混合料粒径与层厚、混合料组成与混合料性能进行不同国家沥青混合料类型的比较与分析。
粒径、层厚与分级
粒径、层厚
针对不同的混合料类型,混合料粒径与层厚是混合料类型最基本的特征,本文针对法国沥青混合料设计指南、美国“HMAPavementMixTypeSelectionGuide”和中国沥青路面施工技术规范中沥青混合料粒径与层厚进行比较,结果如表1所示。
从表1中可以看出,法国沥青混合料的粒径都小于美国沥青混合料和中国沥青混合料,沥青混合料的压实厚度远大于美国沥青混合料和中国沥青混合料。2004年,NCHRP531中要求粗级配层厚大于4倍的公称最大粒径,细级配大于3倍的公称最大粒径。养护管理投稿交流合作加微信627361748相对中国沥青混合料,最小压实厚度元大于中国的2.5倍集料公称最大粒径。其中,法国基层沥青混合料最常用的级配为AC14,其集料公称最大粒径远小于美国和中国的AC25和AC20,其压实厚度也明显大于美国和中国的AC25和AC20。
混合料分级
法国沥青混合料在同一种混合料类型当中根据性能、沥青用量等又可以分为几个不同的等级。
GB类型的混合料即可以采用经验方法进行设计,也可以采用性能方法进行设计,由于GB4混合料只能采用性能方法,本文研究采用性能分级说明法国中、下面层混合料的分级情况,具体如表2所示。
此外,表2可以看出,混合料的粒径越大,压实次数越多。
美国和中国沥青混合料通过关键筛孔的通过率将沥青混合料分为粗级配和细级配,采用关键筛孔的控制点进行区分,小于控制点的称为粗级配,大于控制点的称为细级配。两个国家的控制点如表3所示。
从2和表3可以看出,法国中、下面层混合料采用性能指标进行同类型混合料的分级;美国和中国密级配沥青混合料都采用关键筛孔的控制点进行分类,两个国家的控制点非常接近;美国分别针对粗、细级配的密级配沥青混合料提出了适宜的路面厚度,其中粗级配采用厚的路面厚度;中国沥青混合料没有提出相应的技术要求。
混合料组成
从表4到表6可以看出法国EME、GB混合料的级配范围与美国Superpave13、我国AC13的级配范围大体上是相同。其中,美国Superpave13的级配范围要求最宽,我国AC13的范围次之,法国EME、GB混合料级配范围的要求最窄。从图1和图2可以看出,Superpave混合料比EME混合料表面构造深度大,表面更为粗糙。
为了更好的比较法国EME混合料和AC混合料级配,采用典型级配,都采用中国的筛网尺寸进行比较,结果如表5、7所示。从典型级配来看,EME的细集料含量高,尤其是0.075mm的通过率,EME2混合料高于AC13混合料。
法国GB、EME沥青混合料的最小沥青用量的技术要求与我国AC13混合料典型的沥青用量如表8所示。
混合料性能
不同混合料类型的比较最终仍然是混合料性能的比较,由于法国、美国和中国中、下面层混合料的类型多种多样,特别是法国的GB和EME混合料都有多个分级,本文针对国内外沥青混合料最高性能等级进行比较,GB4、EME2、Superpave20和AC20的技术性能比较如表9所示。
从表9可以看出,法国的GB混合料仅验证高温性能。法国的EME2的设计方法是基于性能指标的混合料设计方法,混合料性能验证涵盖了旋转压实性能、水损害性能、抗车辙性能、模量性能和抗疲劳性能,性能要求比美国的Superpave和我国的AC严格的多。中国的AC20混合料也需要验证抗水损害性能、高温性能和低温性能,具有相对完善的沥青混合料经验性能指标,缺乏力学性能指标要求。
综上所述,法国针对EME类型的混合料性能形成完善的经验指标和力学性能指标,且其混合料性能远高于Superpave和AC型沥青混合料,值得对其混合料设计进行系统的研究。
结论
通过比较法国、美国和中国沥青混合料类型,可以得出以下几个方面启示:
(1)我国沥青混合料的合理压实厚度相对较薄,在施工过程中建议粗级配混合料应该使用更厚的压实厚度;
(2)我国沥青混合料设计过程中缺乏混合料的模量、疲劳方面的试验评价,宜针对耐久性高模量混合料等新型混合料进行研究,建立相应的试验评价体系;
(3)我国沥青混合料级配控制所用筛网的尺寸在2~8mm范围内只有两个控制筛孔,不利于进行超薄沥青面层施工的级配控制,建议生产细粒式沥青混合料时采用法国筛网尺寸系列进行控制。
(4)沥青混合料设计过程中应引入模量性能、疲劳性能的技术指标,将混合料设计与沥青路面结构的设计结合起来,形成一体化的路面结构与材料设计。