西安工业大学 陕西西安 710021
摘要：多级嵌挤密级配设计法以逐级填充理论和粒子干涉理论为设计依据，以Superpave方法级配选择原则为基础，以此形成多级嵌挤骨架密实结构的沥青混合料。该方法是一种新型的级配设计方法。本文研究过程中，在尊重现行规范的前提下，借鉴贝雷法和SuperPave方法，提出了多级嵌挤密级配设计方法的设计准则。
关键词：沥青混合料；级配设计；骨架结构；贝雷法
前言：
车辙是指沥青路面在行车荷载反复作用下竖直方向产生永久变形的积累，这种变形主要发生在高温季节。高等级道路沥青路面产生的车辙日趋严重，车辙已经成为当前沥青路面 3 大破损形式（车辙、疲劳、低温开裂）中最为突出的问题[1]。骨架密实型级配设计—是现行《沥青路面施工技术规范》JTGF40-2004中倡导的沥青混合料级配类型，采用骨架密实型级配是提高沥青混合料抗车辙能力的最佳选择之一。
1设计理论
逐级填充理论认为：①相同粒径的颗粒排列时，空隙率与其粒径的大小无关，仅与排列和填充方式有关：② 间断填充比逐级填充得到的空隙率更小，故间断级配较连续级配能形成更小的骨架间隙率，具有更加密实的骨架结构：③利用逐级填充理论设计集料级配，其骨架间隙率与填充方式和各级集料的填充比例相关 Weymouth 提出的粒子干涉理论则认为要达到最大密实度，前一级颗粒之间的空隙应由次一级颗粒填充，剩余空隙再由更次一级颗粒填充，但填充的颗粒粒径不得大于其间隙的距离，否则大小颗粒之间势必发生干涉现象[2]。
理想的骨架密实型结构，一要确保主骨料能充分嵌挤形成高强度的骨架[3]； 二要细集料用量能充分填充骨架的空隙，使得混合料密实。设计思路应先使较大粒径的集料以最佳方式排列组合形成骨架，再使填充的细集料体积近似于主骨架的空隙体积[4]。
2集料分界的研究
根据计算分析，在不发生干涉的情况下，各单元的空隙率和不发生干涉的填充小球直径如下表1所示。这种填充直径，根据大球的组合方式不同，填充小球粒径范围为0.22D～0.57D，球体单元的空隙率在26～48%之间。但是集料与球体的状态毕竟不同，如果将形成嵌挤的球体单元以平面进行计算，这是可能更接近于集料的平面状态，这时的填充小球粒径范围为0.22D～0.73D，球体单元的空隙率在50～83%之间，多级嵌挤密级配设计方法将此作为形成嵌挤的数学基础模型[5]。
3嵌挤状态
在确定了嵌挤点PCS点之后，要再确定混合料中粗集料的嵌挤状态条件。实际工程中，粗集料在振实状态下约在为40～42%左右，在捣实状态下约为40～43%左右，在松散状态下的空隙率约为45～48%左右。通常这种状态是相对稳定的。
4级配设计与试验过程
4.1集料原材料指标
根据Superpave设计原则，首先进行集料的原材料选择，包括检测集料的物理、力学性质指标以确定原材料是否满足技术要求。本次试验的集料为石灰岩，具体试验结果如表2～表4：
多级嵌挤密级配设计结果如表6和图4所示。采用70-A级沥青，根据预估4.4％沥青含量分别成型试件。试件成型时旋转压实次数100次。
5结论
根据本文的研究成果，我们得出嵌挤状态的设计原则：（1）测定各种单一粗、细集料各条件下的体积状态指标，主要包括毛体积密度、松散密度、表观密度、捣实密度、空隙率、吸水率等指标。（2）一般选择值根据工程的具体气候条件和交通量有所变化，交通越大、温度越高，级配应更粗。（3）选择嵌挤点的控制筛孔：将相关参数输入到计算机程序中，根据粗集料不干涉原则，以等体积的细集料对粗集料空隙率进行填充，获得粗细集料的比例。
参考文献：
[1]杜顺成，戴经梁，刘彦军.基于抗车辙的沥青混合料组成设计方法[J].武汉理工大学学报，2009，31（17）：51 53.
[2]严家伋.道路建筑材料[M].北京：人民交通出版社，1999.
[3]陈忠达，袁万杰，高春海.多级嵌挤密实级配设计方法研究[J]中国公路学报，2006，19（1）：33 37.
论文作者:杜顺成,樊军
论文发表刊物:《基层建设》2015年27期供稿
论文发表时间:2016/3/18
标签：空隙论文; 骨架论文; 密实论文; 沥青论文; 粒径论文; 车辙论文; 密级论文; 《基层建设》2015年27期供稿论文;