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如何讓西安瀝青混合料具有更優異的性能?
我們可以從以下三個方面入手提高瀝青混合料的耐久性、抗車轍與抗裂性能:
1. 調整級配確保具有足夠的礦料間隙率(VMA),以保證瀝青混合料具有足夠的瀝青;
2. 選擇合適的孔隙率;
3. 把控回收瀝青混合料(RAP)及回收瀝青瓦(RAS)對瀝青混合料的影響;
用于保證足夠瀝青用量的VMA
VMA是:“Voids in Mineral Aggregate”的縮寫。其含義是集料之間可以被瀝青填充的空間。瀝青填充的空間稱為VFA(Voids Filled with Asphalt),余下的空間則為孔隙率(air voids)。VMA指標對混合料的耐久性及抗裂性能至關重要,當固定孔隙率(Superpave混合料設計方法中設計孔隙率為4%)時,降低VMA就會使瀝青用量減少。這雖降低了造價,但會使瀝青混合料的耐久性變差。關于VMA合理取值的研究,我們可以追溯到20世紀90年代發展起來Superpave設計方法。在Superpave混合料設計方法中非常關鍵的一點進步是,對不同粒徑混合料的.小VMA作了具體要求,比如,粒徑分別為9.5 mm、12.5mm及19mm的混合料的.小VMA分別為15.0%、14.0%及13.0 %。瀝青混合料粒徑越小,比表面積會相對增加,因此需要更多的瀝青與更大的VMA。當孔隙率固定,降低VMA就會使瀝青用量降低。瀝青混合料設計人員與承包商為降低成本,通常會通過級配設計使VMA剛好等于或略微超過規范的.小值的要求并.終降低瀝青用量,這樣做會使瀝青混合料更經濟但是會影響其耐久性。Superpave及其他規范對.小VMA作出規定正是基于此。
當孔隙率固定,降低VMA就會使瀝青用量降低。瀝青混合料設計人員與承包商為降低成本,通常會通過級配設計使VMA剛好等于或略微超過規范的.小值的要求并.終降低瀝青用量,這樣做會使瀝青混合料更經濟但是會影響其耐久性。Superpave及其他規范對.小VMA作出規定正是基于此。
生產過程中VMA的降低
當瀝青混合料從目標配合比設計階段轉向生產配合比設計階段時,其VMA會有所降低,這是因為相對設計階段瀝青混合料在拌和鍋中所經受拌葉的攪拌作用,生產過程中拌合樓攪拌筒內集料發生的劇烈翻滾會致使更多集料顆粒發生破碎。VMA的降低值取決于集料的硬度,但大都在0.2 – 0.5 %之間,為避免VMA在生產過程的降低,混合料設計人員應在生產配合比設計階段將VMA設計得比規范規定的.小VMA稍大一些或減少礦粉的用量以考慮集料碎裂帶來的影響。
瀝青混合料具體生產時VMA會有所降低,但目前一些州允許混合料生產過程中.小VMA值的降低。規范制定者需要認識到的是,這會使生產階段的瀝青用量小于設計階段。比如說:業主允許VMA下降0.5 %,這會導致瀝青含量下降約0.1-0.2 %;此外,一些技術規范允許將.佳瀝青用量下調0.3-0.5 %以適應生產。瀝青起著膠結料的作用,生產時降低瀝青用量通常意味著瀝青混合料偏干,并可能導致路面過早的出現松散與開裂病害。此外,瀝青用量越少,混合料壓實也愈加困難。
總結
擇更低的VMAs、更高的設計孔隙率,使用更多的RAP及RAS都會使瀝青用量降低;這些因素組合起來可以使瀝青混合料中瀝青結合料的用量平均降低0.2-0.6 %(按混合料總重計)然而我們可以通過保證.小的VMA,選擇合適的設計孔隙率,充分考慮RAP和RAS在瀝青混合料的影響可以設計出更好的瀝青混合料。