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高模量沥青混淆料马歇尔法配合比设计指标研究

宣布日期：

2023-03-28

摘要

要害词：门路工程 | 沥青混淆料 | EME | 配合比设计 | 马歇尔法

为了推广应用高模量沥青混淆料EME技术，选择3种来源集料、4种沥青结合料，设计了9种沥青混淆料，同时进行法标综合性能和我国马歇尔法试验比照研究。剖析认为，法标设计体系与我国相差较大，其EME沥青混淆料技术无法直接应用于我国工程。通过马歇尔试验标明，马歇尔试件空隙率为1.3%~3.5%；关于EME沥青混淆料矿料间隙率VMA，关于EME-14为12.7%~13.7%，关于EME-20为12.9%~14.3%；沥青饱和度为74.5%~89.9%；马歇尔稳定度为15.9kN~23.2kN；流值为2.2mm~3.2mm。通过数据剖析，提出了基于马歇尔法的高模量沥青混淆料配合比设计指标，并经法标综合验证，接纳马歇尔法进行高模量沥青混淆料配合比设计是可行的，技术指标是合理的。

高模量沥青混淆料EME(EnroｂéｓàModuleElevｖé)，是由法国研究提出，并在法国获得大宗乐成应用。其混淆料接纳较硬的沥青，如10/20、15/25低标号门路石油沥青，或20/30、30/45低标号门路石油沥青掺加添加剂(聚烯烃高模量剂或天然沥青)，混淆料级配为悬浮型密级配，同时沥青用量高，一般为5.2%~6.2%。该混淆料具有空隙率低、动态模量高的特点，同时兼具良好的抗疲劳性能、抗高温性能。高模量沥青混淆料EME在英国、比利时、瑞士、波兰、澳大利亚等国家(地区)获得应用，并制定了相关标准。

法国进行高模量沥青混淆料EME设计时，首先凭据经验确定一个级配和油石比，也可凭据表1确定一个级配，凭据级配和品貌系数K按式(1)盘算zui小油石比。然后凭据表2进行空隙率、水敏感性、趁魅辙性能、动态模量及疲劳性能检验。法国高模量沥青混淆料凭据差别交通荷载品级对性能的要求分为EME1和EME2。其中用于轻交通的EME1由于油石比低、疲劳性能不佳，已经取消，因此表2中仅列出EME2混淆料。

高模量沥青混淆料马歇尔法配合比设计指标研究

式中：TLexT为zui小油石比，%；K为品貌系数，关于EME要求K≥3.4；G为大于6.3mm以上颗粒的含量，%；S为0.315mm~6.3mm之间颗粒的含量，%；s为0.08mm~0.315mm之间颗粒的含量，%；f为0.08mm以下颗粒的含量，%；Gs为矿料合成有效相对密度。

高模量沥青混淆料马歇尔法配合比设计指标研究

高模量沥青混淆料马歇尔法配合比设计指标研究

自2000年以来，我国开始关注高模量沥青混淆料EME技术。但由表2可以看出，法标设计体系与我国设计体系保存较大差别，其高模量沥青混淆料EME技术无法在我国直接应用。为此，我国开展了大宗应用研究事情，并铺筑了实体工程，其中一些单位还购置了全套法标试验装置进行深入研究。这些研究主要解决两个问题：一个是如何将法标体系转化为我国现行设计体系；另一个是如何结合我国国情进行EME技术性能验证和混淆料优化。近几年我国还在法标规范基础上，编写了《公路高模量沥青路面施工技术指南》(T/CHTS10004-2018)[2]与《门路用高模量抗疲劳沥青混淆料》(GB/T36143-2018)[3]。此两项标准为我国应用高模量沥青混淆料EME技术提供了很好的借鉴作用。可是，该两项标准中接纳了0.82°内旋转角的旋转压实法设计，同时仅要求空隙率不大于4%，其EME混淆料配合比设计指标简单，且与目前我国马歇尔法体系纷歧致，未便于推广应用。

目前，EME沥青混淆料配合比设计要领有旋转压实法，如法国、英国等国家(地区)；也有马歇尔法，如瑞士与波兰。为了便于指导EME技术在我国的应用，适应我国现行沥青混淆料配合比设计体系，进行EME沥青混淆料的马歇尔配合比设计指标研究意义重大。

试验研究要领

沥青混淆料类型

选择北京市、河南省和山西省的典范中面层沥青混淆料，用3种集料，接纳4种沥青结合料，共设计9种沥青混淆料，见表3。其中EME-20共7种，EME-14共2种。

关于沥青混淆料级配，接纳法标筛孔，其9种级配见表4。

高模量沥青混淆料马歇尔法配合比设计指标研究

高模量沥青混淆料马歇尔法配合比设计指标研究

沥青结合料

20号和35号低标号门路石油沥青检测结果见表5�？杉�，20号和35号低标号门路石油沥青满足法国标准NFEN13924-1-2016[4]与NFEN12591-2009[5]的技术要求，同时也满足我国《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)的技术要求。

高模量沥青混淆料马歇尔法配合比设计指标研究

聚烯烃类高模量剂接纳法国PRModule高模量剂。其检测结果见表6，满足《沥青混淆料改性添加剂第8部分：高模量剂》(JT/T860.8报批稿)中的技术要求。高模量剂接纳干法添加，其掺量为沥青混淆料总质量的0.6%。

高模量沥青混淆料马歇尔法配合比设计指标研究

天然沥青接纳微�；破诽烊涣で喔男粤で�，型号为HWB-W。其先将天然岩沥青质料经物理研磨等工艺加工，获得平均粒径小于5μm的粉状改性质料，然后与70号门路石油沥青混淆、剪切获得均匀的制品改性沥青。其试验结果见表7，可见该质料满足《沥青混淆料改性添加剂第8部分：高模量剂》(JT/T860.8报批稿)中的技术要求。

高模量沥青混淆料马歇尔法配合比设计指标研究

试验要领

关于混淆料1号~6号，首先接纳法标体系进行配合比设计。接纳进口的全套法标设备进行试验，试验要领和试验条件见表2。然后在法标设计的级配和zui佳油石比条件下，接纳我国马歇尔法进行试验，真空法实测25℃沥青混淆料理论zui大相对密度；双面击实75次成型马歇尔试件，表干法实测25℃马歇尔试件毛体积相对密度；并测定马歇尔试件60℃稳定度和流值。关于20号低标号门路石油沥青，凭据黏温曲线确定沥青混淆料拌和温度为170~183℃，成型温度为167~173℃。35号沥青掺加高模量添加剂后，凭据厂家建议沥青混淆料拌和温度为163~171℃，成型温度为158~166℃；天然沥青改性沥青凭据厂家建议，沥青混淆料拌和温度为180~190℃，成型温度为175~185℃。

关于混淆料7号~9号，首先凭据《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)[6]附录B进行配合比设计，确定级配和zui佳油石比，试验要领和试验条件同前。然后在设计的级配和zui佳油石比条件下，接纳进口的全套法标设备进行试验，试验要领和试验条件见表2。

高模量沥青混淆料EME试验结果

高模量沥青混淆料1号~6号试验结果

按表4中1号~6号混淆料级配，按式(1)盘算各沥青混淆料的沥青用量，在此基础上进行EME混淆料配合比设计和性能验证，试验结果见表8。

高模量沥青混淆料马歇尔法配合比设计指标研究

高模量沥青混淆料马歇尔法配合比设计指标研究

由表8可见，设计的6个EME沥青混淆料zui佳油石比为5.2％~6.0％，其切正当国5.2％~6.2％经验油石比规模。同时空隙率、水敏感性、高温性能、动态模量和疲劳性能均满足法标技术要求。

在法标配合比设计验证及格基础上，接纳其配合比设计的zui佳油石比，凭据我国马歇尔法进行相关试验，试验结果见表9。

表9中6种EME沥青混淆料表干法测定的马歇尔试件空隙率为1.3％~3.5％，表8中体积法测定的旋转压实试件空隙率为3.0％~5.6％，可见两种要领测定空隙率有差别。我国要领测定空隙率要低于法标体积法测定空隙率，两者之差平均值为2％。瑞士技术规范中EME沥青混淆料的空隙率标准为1％~4％，以上6种EME沥青混淆料空隙率均满足该要求。凭据以上试验结果，借鉴瑞士技术规范，建议我国EME沥青混淆料的马歇尔法空隙率指标为1.0%~4.0%。

关于EME沥青混淆料矿料间隙率VMA，关于EME-14为12.7%~13.7%，关于EME-20为12.9%~14.3%，均满足我国《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中AC-16和AC-20相应的ＶＭＡ标准。且与JTG F40-2004中AC类沥青混淆料相应标准相比，EME混淆料VMA指标巨细增加值为0.7%~3.0%。这是由于EME沥青混淆料油石比高于相应粒径下的AC类混淆料油石比所致。凭据以上数据，建议EME沥青混淆料VMA指标在JTG F40-2004中AC类沥青混淆料VMA标准基础上做出相应增加，增加值为0.5%。

EME沥青混淆料沥青饱和度VFA在74.5%~89.9%之间，这明显高于我国JTG F40-2004中AC-16和AC-20相应的VFA标准(65%~75%)。这是由于EME沥青混淆料油石比高于相应粒径下的AC类混淆料油石比所致，说明EME沥青混淆料具有更好的耐久性。凭据以上数据，建议EME沥青混淆料VFA指标取整为75%~90%。

EME沥青混淆料马歇尔稳定度为15.9kN~23.2kN，流值为2.2mm~3.2mm。由于EME混淆料接纳的沥青结合料黏度较高，同时为连续密级配，马歇尔试件的稳定度较高，远大于我国JTG F40-2004中AC类沥青混淆料稳定度8kN的要求；EME沥青混淆料流值相对较大，可是切合我国SBS改性AC类沥青混淆料流值技术要求。凭据以上数据，建议EME沥青混淆料取≥15kN作为60℃马歇尔稳定度控制标准，相应流值技术指标要求为1.5mm~4.5mm。

凭据以上剖析，提出EME沥青混淆料马歇尔配合比设计技术要求，见表10和表11。

高模量沥青混淆料马歇尔法配合比设计指标研究

高模量沥青混淆料马歇尔法配合比设计指标研究

高模量沥青混淆料7号~9号试验结果

为了验证表10、表11中技术标准的可靠性，凭据马歇尔法设计了3种EME沥青混淆料。马歇尔配合比设计结果见表12。

高模量沥青混淆料马歇尔法配合比设计指标研究

通过表12可见，设计的油石比为5.3%~6.0%，空隙率、VMA、VFA、稳定度和流值均满足相关指标要求。

凭据马歇尔法设计的级配和zui佳油石比，凭据法标体系进行性能试验，试验结果汇总如表13所示。

高模量沥青混淆料马歇尔法配合比设计指标研究

从表13试验结果可见，接纳马歇尔法设计的EME沥青混淆料经法标试验检验，各项性能均满足相应技术要求，且浸水无侧限抗压强度比、抗趁魅辙性能、抗疲劳性能均具有一定的富足，可见凭据表10、表11中马歇尔法进行EME混淆料配合比设计是可行的，技术指标具有较高的可靠性。

结语

本文通过3种来源集料、4种沥青结合料，设计了9种沥青混淆料，同时进行法标综合性能和我国马歇尔法试验研究，主要结论如下：

(1)EME沥青混淆料空隙率较低，表干法测定的马歇尔试件空隙率为1.3%~3.5%，建议我国EME沥青混淆料的马歇尔法空隙率指标为1.0%~4.0%。

(2)关于EME沥青混淆料矿料间隙率VMA，关于EME-14为12.7%~13.7%，关于EME-20为12.9%~14.3%，与我国JTG F40-2004中AC类沥青混淆料相应标准相比，EME混淆料的VMA指标巨细增加值为0.7%~3.0%，建议EME沥青混淆料VMA指标在JTG F40-2004中AC类沥青混淆料VMA标准基础上做出相应增加，增加值为0.5%。

(3)EME沥青混淆料沥青饱和度为74.5%~89.9%，明显高于我国JTG F40-2004中AC类沥青混淆料VFA标准(65%~75%)，因此，建议EME沥青混淆料VFA指标为75%~90%。

(4)EME沥青混淆料马歇尔稳定度为15.9kN~23.2kN，流值为1.8~4.5mm，建议EME沥青混淆料取不小于15kN作为60℃马歇尔稳定度控制标准，相应流值技术要求为1.5mm~4.5mm。

(5)通过中、法标准相互比较和验证，标明接纳马歇尔法进行EME沥青混淆料配合比设计是可行的。

参考文献

[1]NF P98-140-1999 Enrobés hydrocarbonés Couchesd'assises : enrobés à module élevé(EME)[S]

[2] T/CHTS 10004-2018 公路高模量沥青路面施工技术指南[S].

[3 ]GB/T 36143-2018门路用高模量抗疲劳沥青混淆料[S].

[4]NF EN 13924-1-2016 Bitumen and bituminous binders-Specification framework for special paving grade bitumen- Part 1: Hard paving grade bitumens[S].

[5]NF EN 12591-2009 Bitumes et liants bitumineuxSpécifications des bitumes routiers[S].

[6] JTG F40-2004公路沥青路面施工技术规范[S].

全文完宣布于《公路》2021年7月??文章转载于“沥青路面”民众号

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