PDF《沥青混合料油膜厚度计算方法》

1 油膜厚度传统计算模型

1 .

1 传统算法 维姆混合料设计方法需要考虑油膜厚度, 目前 马歇尔设计方法和超级路面设计方法逐渐引入了该 项指标作为判断最佳沥青用量的一种指针. 图1油膜厚度传统计算模型 Fig.

1 T raditional calculation model of asphalt film thickness 维姆采用加拿大 工程师爱德华兹建立 的表面积计算方法, 假 定每一个集料均需要 有一个最优的油膜厚 度, 见图

1 , 图中 T 为 传统油膜厚度 .在此 基础上美国沥青协会 的MA-

2 中按下式确 定矿料的比表面积 A =

0 .

41 +0. 41a +0 . 82b +1. 64c +2 . 87d +

6 . 14e +12 .

29 f +32. 77g (1) 式中 : a 、 b 、c、d 、 e 、f 、g 分别为

4 .

750 、2 .

360 、1 .

180 、

0 .

600 、

0 .

300 、 0.

150 、

0 .

075 mm 筛孔的累计通过质 量的百分率.

1 .

2 表面积因子推导 式(1)中最重要的部分为表面积因子,要推导这 些因子 ,须从通过 i -

1 筛的部分集料的表面积推导 开始 .当量面积是面积对质量的比值, 留在第 i 筛 的集料当量表面积可以表述为在筛孔界线点范围内 的平均当量面积 ,即Ci =3 /(ri-1 Di-

1 ) +3 /(riDi) (2) ri =Giγ w K (i =1 ,

2 , … , N +1) 式中 : i 为筛孔级数;

Ci 为在(Di ,Di -1 )筛孔范围内 的集料当量表面积 , 即留在第 i 筛的集料的比表面 积/(m

2 kg -

1 );

ri 为 集料 的有 效密 度/(kg m -

3 );

γ w 为水的密度/(kg m -

3 );

Gi 为留在 i 筛集 料的毛体积相对密度;

K 为球体指数, 为球型表面 体与不规则形状表面积之比 ,球形为 1.

000 ,立方体 为0.806 ,圆锥体为 0.

874 ,球形指数与等体积条件 下非球体与球体的表面积相关 . 建立了留在筛内的集料当量面积与筛孔的关系 后,基于集料筛上剩余量的不同粒径集料的当量表 面积 S 为S=0.

01 ∑P iCi (3) 式中: Pi 为在第 i 筛内保留的集料质量百分比 . 由此得出传统表面积因子的推导方程为 C0 =3 /(r0 D0) +3 /(r1 D1) Ci =3 /(ri+1 Di+

1 )-

3 /(ri-1 Di- 1) (4) 式中: i =

1 ,2 , … , N , N =7 为ASTM 的标准筛数;

Di 为筛孔孔径/mm ;

D8 为最细筛的孔径 . 表1列出了用式(4)计算的表面积因子和沥青 路面施工规范推荐的数值, 两者基本上相同 .计算 需要集料的有效密度和最细集料作为可调参数, 通 过调节参数 ,比较计算结果和规范的推荐值发现 : 当D8 为0.030 mm 时,两者的计算结果趋于一致, 因此,传统的表面积因子计算时,假定集料最小颗粒为

0 .

030 mm . 表1表面积因子对比 Tab.

1 Comparison of surface area factors 筛孔级数 筛孔尺寸 Di /m m 计算的表面积因子规范的表面积因子

0 9.

500 0 .

405 0 .

410 1 4.

750 0 .

408 0 .

410 2 2.

360 0 .

817 0 .

820 3 1.

180 1 .

594 1 .

640 4 0.

600 3 .

012 2 .

870 5 0.

300 6 .

060 6 .

140 6 0.

150 12 .

295 12 .

290 7 0.

075 32 .

787 32 .

770 8 0.

030 图2新的油膜厚度计算模型 Fig.

2 New calculation model of asphalt film thickness 在实际的沥青混合料设计中 , 小于

0 .

030 mm 的颗粒很多 ,若按传统算法 ,集料的比表面积会被低 估 ,特别是矿粉用量较多, 集料粒度偏细的情况下, 计算的油膜厚度存在很大的偏差 .

2 新的油膜厚度计算模型

2 .

1 新型计算模型 假定颗粒裹覆油膜的厚度与颗粒尺寸无关 ,即 每个颗粒具有相同的油膜厚度 .在混合料的拌和、 运输、 摊铺与碾压过程中, 颗粒相互接近 , 必然出现 两颗较大颗粒之间的 最短距离比裹覆油膜 厚度还小的情况 , 从几 何角度考虑 ,油膜厚度 出现了重叠部分. 新的油膜厚度计 算模型见图