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法国规范细粒式沥青混凝土面层抗滑性能研究
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法国规范细粒式沥青混凝土面层抗滑性能研究
2022年06月09日    阅读量:29688    新闻来源:沥青网 sinoasphalt.com  |  投稿

摘 要

在非洲地区法国规范和欧洲规范使用较多,细粒式沥青混凝土路面应用及为广泛。这种悬浮密实结构的沥青混凝土孔隙率小、稳定性好、耐久性好,但由于采用标准规范老旧加之社会经济落后,其对抗滑性能的要求不够重视。本文通过对该沥青混凝土面层抗滑性能的研究,旨在寻找一种在配合比设计阶段就提高抗滑性能的方法,以期在后续项目中提高路面抗滑性能,较少交通事故,造福非洲人民沥青网sinoasphalt.com


关键词 细粒式沥青混凝土 | 抗滑性能 | 级配 | CA比 | 摩擦系数 | 构造深度


在非洲使用法国规范地区普遍的路面面层使用细粒式沥青混凝土BBSG0/10,根据喀麦隆应用法国规范的一般技术条款的规定BBSG0/10级配范围曲线如下:

法国规范细粒式沥青混凝土面层抗滑性能研究 沥青网,sinoasphalt.com

这种沥青混凝土孔隙率一般小于3%,处在非洲地区尤其雨量充沛地区耐久性能优越、但由于其密实度高表面构造深度小从而导致抗滑性能处于劣势。加之这些地区路面容易污染且降雨量大,导致这种路面行车潜在安全风险极大。


BBSG0/10沥青混凝土路面抗滑性能影响因素分析


原材料


(1)粒料品质


粒料的性能对路面抗滑性能贡献巨大。摩擦系数随着磨光值的增大而增大,两者之间存在线性关系。法规NFEN13043中对粒料的磨耗值、破碎系数、加速磨光系数都做了详细的规定。并要求采用洛杉矶磨耗值和小型狄法尔加水磨耗试验磨耗值来共同界定。粒料性能对抗滑性的贡献存在于粒料的表面微观状态,这种贡献只存在于车速较低时,而高速行驶中的车辆的抗滑性能则主要取决于路面的宏观结构—沥青混凝土构造。


(2)沥青混凝土级配


粒料级配决定了沥青混凝土路面的构造深度和摩擦系数,油石比决定了路面长期荷载作用下“油面”对粒料的包裹程度,其大小都直接影响路面的抗滑性能。


污染物致滑


非洲地区一般公路狭窄,沿线支路稀疏,主路容易被污染。界外带入的泥土、有机物、植被、运输泄露的油污、化学品、降雨、积水都会造成路面抗滑性能下降而产生滑溜。


车速和交通量


车辆的长期作用使路面磨光且压密,从而降低了抗滑性能。


施工原因


沥青混凝土路面只有在充分压实的的作用下才会具有较好的耐久性和抗滑性,否则长期的车辆荷载会进一步挤密,孔隙率降低从而抗滑性能降低。


在这诸多影响抗滑性能的原因中,最重要的也是最主要的我们可以在施工阶段得以有效提高抗滑性能的决定性因素就是沥青混凝土级配。我们可以通过在项目前期沥青混凝土配合比设计阶段有效提高路面抗滑性能。


BBSG0/10沥青混凝土配合比设计抗滑性能的影响分析


贝雷法是目前国内外比较认可的比较新的用来设计和检验沥青混凝土配合比完整性的理论方法。


贝雷法提出三大参数来验证沥青混凝土配合比的性能,分别为:CA比值、Fac值、Faf值。经过广泛的应用与试验论证结果表明:CA比值对沥青混凝土路面抗滑性能影响最大,其次是油石比。当粒料级配确定后,油石比可以根据马歇尔试验通过孔隙率、饱和度、稳定度、流值、压实度、抗滑构造深度6个因素确定。由此得出:影响BBSG0/10沥青混凝土路面抗滑性能最重要的配合比因素是CA比值。


CA比值对BBSG0/10沥青混凝土路面抗滑性能影响的研究


贝雷法CA比定义


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贝雷法配合比设计理论将0.22倍最大粒径尺寸定位关键筛孔尺寸,对应粒径为2.2mm,根据这一理论很容易得出2.2mm以上粒径含量增大时抗滑性能随之增大。本研究通过寻找摩擦系数和抗滑构造深度同CA比值之间的关系,从而确定2.2mm以上符合要求的级配形式。关键筛孔对应筛孔尺寸采用2.2mm;最大工程粒径尺寸的1/2所对应的筛孔尺寸为5mm。


试验模型分析


采用5组CA比值分别为0/0.1/0.2/0.3/0.4的不同矿料级配,采用马歇尔试验选取最优油石比制作成车辙板(30cm×30cm×5cm)试件,分别测定摩擦系数和抗滑构造深度。关键筛孔2.2mm对应通过率采用规范下限极值32%。

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(1)摩擦系数分析


对应表1所示5组不同级配的沥青混凝土试件做摆式仪试验测定摩擦系数。试验按照法国规范试验规程由当地有资质试验室完成,试验统计结果如下:

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由表2和图2和图3可得出以下结论:

1)CA比值越小,摩擦系数越大;


2)CA比值为0时,2.2~5mm含量为0,是典型的断级配;


3)级配1到级配2的CA比值从0变为0.1,5mm以上含量降低了6.8%,而BPN值降低了7.2,比其他各级配随着5mm含量降低而BPN值降低的比率都要大,这说明完全断级配沥青混凝土存在很大的不稳定性;


4)级配2到级配5的BPN测值曲线比较平滑和稳定,当CA值较小时2.2~5mm含量相对较小而5mm以上含量相对较多,这就导致沥青混凝土内部存在空隙,可以添加外加剂使不影响高温抗变形能力。


5)5mm以上通过率越高时摩擦系数越大,但表面空隙越多;


(2)抗滑构造深度分析


对应表1的5种级配试件采用铺砂法做构造深度测试试验,结果如表3和图4所示:

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由表3、图2和图4可得出如下结论:


1)构造深度与CA比之间存在着一致性关系;CA比越大,级配中细集料越多,构造深度越小;


2)5mm以上集料是构成外漏并形成路面宏观构造的主要因素,粗集料含量越多路面空隙越大,构造深度越大,抗滑性能越好;


3)级配4和级配5构造深度由反升的趋势,是因为这两个级配已经非常接近理论上的最大密度的密级配,表面宏观构造已经达到最小,表面空隙由细集料微观构造决定。


4)5mm以上通过率越大构造深度越大,表面空隙越多,耐久性和防水性能随之降低;


5)构造深度与摩擦系数分别与CA比的结果没有表现出一致性;


结论

(1)研究上述试验中5种级配与法规中级配范围的关系如图5所示:

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只有级配5在规范范围内,级配5所对应的CA比最大,其抗滑性能最差;其他4个试验级配虽然具有较好的抗滑性能但都不能满足规范级配范围要求;级配5所对应的摩擦系数为48.3,参照中国规范《JTGD50-2017公路沥青路面设计规范》中关于摩擦系数的标准,结合喀麦隆地区年平均降雨量2500mm,判断其摩擦系数远远满足不了中国二级公路的标准。级配5所对应的构造深度0.47,如果结合降雨量同样满足不了中国标准。喀麦隆地区应用的法国规范BBSG0/10细粒式沥青混凝土标准老旧保守,只注重了密实性、耐久性、稳定性,其抗滑能力达不到中国二级公路标准。


(2)法国规范细粒式沥青混凝土BBSG0/10抗滑性能与矿料级配CA比值关系巨大,在最佳油石比及其他客观情况不变的情况下CA比越小抗滑性能越好,抗滑性能随CA比增大而降低;细粒式沥青混凝土想要得到理想的抗滑性能,则矿料级配需要更大的5mm以上通过率及较小的2.2mm以下通过率;本次研究采用的关键筛孔PPCS通过率32%为规范下限,若可以不受老旧规范级配范围的约束,再降低PPCS关键筛孔的通过率到30%以下,同时适当增大5mm以上通过率,则可以得出既满足密实性、耐久性、稳定性又具备良好的抗滑性能的细粒式沥青混凝土。


喀麦隆地区应用的法国规范BBSG0/10细粒式沥青混凝土抗滑性能差,若公路设计时速在60公里/每小时以上时,在项目前期可以考虑通过配合比优化来提高抗滑性能,采用马歇尔试验和贝雷法相结合的方法,通过控制关键筛孔2.2mm通过率和提高5mm以上通过率来实现最佳CA比值和油石比,以期达到优秀的抗滑性能,提高路面行车安全性,造福当地人民。

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标签:综合论文技术中心沥青混凝土
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