貝雷法级配检验分析.doc

贝雷法级配检验分析 黄国威 （长沙理工大学道路与铁道工程，湖南，长沙 410076） 摘要：贝雷法是一套系统的设计和检验级配的方法。文中对贝雷法作了简要介绍,对用贝雷法3个比例参数比、比、比检验非贝雷法设计的级配时进行深入分析，及根据相关研究提出增加一个参数,即根据已定级配反算松装密度的修正百分比Ｋ。最后提出进行级配检验应注意的问题,以期使贝雷法能更广泛地用于级配检验。 关键词：贝雷法；级配检验；比；比；比 0引言 自美国伊利诺州交通部的Robert Bailey始创的贝雷法引进中国伊始,贝雷法先进的设计理念和方法即引起了国内外众多学者和路面工程师的青睐。贝雷法一改以往传统的沥青混合料级配,组成设计试配—修正—试配的经验法,使广大公路工程师从单一级配评价工具—0.45次方级配曲线中解脱出来,通过密度的准确选取贝雷法三参数比,比,比的正确评价来实现混合料骨架嵌挤的形成,以保证混合料优良的体积特性(合适的VMA 和空隙率)和施工性能(良好的压实性能和施工和易性),从而使设计出来的混合料达到骨架密实,兼具良好的高温抗车辙能力和耐久性。 中国自从林绣贤利用该法来评价不同的级配、并利用粗细集料比检验了级配的嵌挤以来 ,许多工程都不同程度的利用该法设计沥青混合料的配比。但目前中国应用贝雷法仅是通过验证粗细料的比例来保证粗集料的骨架,这存在局限性。而且运用贝雷法检验级配检验时存在很多问题。本文针对这些问题，根据以往研究和使用情况进行分析，以期贝雷法级配检验能更广泛地得到运用。 1贝雷法简介 贝雷法是一套系统的设计和检验级配的方法,目前,贝雷法不仅可用于所有密级配沥青混合料和ＳＭＡ设计和检验,而且还适用于其他混合料级配设计和检验。 贝雷法不同于传统方法对粗细集料的划分是以公称最大粒径(ＮＭＰＳ)的0.22倍来划分即第一控制筛孔ＰＣＳ,这就意味着粗细集料的划分界限将随着ＮＭＰＳ的改变而改变。这里,比例因0.22只是一个代表值,并不能准确反映所有的级配情况,但是分析表明,该系数只要为0.18～0.28对级配就无大的影响,因此在求取ＰＣＳ时只要选择与ＮＭＰＳ的0.22倍最接近的筛孔即可。 贝雷法进而对ＰＣＳ以下的细料作进一步的划分,分为较粗的细料和较细的细料,依次类推,又提出两个控制筛孔:第二控制筛孔ＳＣＳ=ＰＣＳ×0.22;第三控制筛孔ＴＣＳ=ＳＣＳ×0.22。 2贝雷法级配检验分析 虽然美国贝雷法是在Surperpave 体系下研究的,但是它作为一个系统的级配设计与检验的方法,适用于任何一种混合料设计方法,包括Superpave方法、马歇尔设计法、维姆设计法等,只不过为了适应国内以马歇尔设计方法为主的需求,需要重新界定CA比等三参数的合理范围。 当合成级配决定后,贝雷法提出3参数对其进行分析。 ＣＡ比 ＣＡ比为粗集料比，这个参数用于评价矿料中粗集料的含量和分析空隙特征。 式中：为粒径为Ｄ/2(Ｄ为公称最大粒径)的通过率,%；为第一控制筛孔的通过率,%。 我国用贝雷法进行级配设计时,基本上都是采用CA比来验证所选的级配,认为当CA比在0.4～0.8范围内时,粗集料就可以形成嵌挤或骨架。关于这一点,确实需要认真分析,否则会产生错误。对于粗集料一般认为,从1/2最大公称尺寸的筛孔到粗细料的分界筛孔之间这档料最易对粗集料级配发生干涉,若该档料太多就会干涉粗集料的级配,特别多时其就会控制粗集料的级配,因此要限制其含量。 CA比对沥青混合料的体积特性有重要影响,它反映了粗集料中大粒径颗粒与D/2～PCS粒径颗粒之间的均衡关系,这种均衡关系将影响混合料的压实特性和路用性能。CA比增大,混合料的空隙率和VMA将相应增大,因为粗集料中D/2～PCS粒径颗粒增多,降低了集料的压密效果。 当CA比太小时,沥青混合料易发生离析；当CA比接近1时,会因粗集料中D/2～PCS粒径颗粒含量过大而使级配中的粗料会变得不平衡,这是由于干涉颗粒将控制粗集料的结构,从而导致难以压实,且易于推移；当CA比大于1时, 粗集料中的细料部分对粗集料骨架的形成起主导作用,粗料部分开始充当填塞料,以致封闭了粗集料骨架的空隙。 研究发现，随着CA比的增加，细集料对粗集料干涉作用越来越明显,导致沥青混合料密度越来越小,空隙率越来越大,矿料间隙率越来越大,沥青混合料越来越难以压实。当CA比增加0.2时,混合料的VMA能增0.5%～1.0 %；同时随着CA比越小，沥青混合料中粗集料越容易形成骨架,因而高温稳定性能越好;但是CA比太小,沥青混合料易发生离析。 关于CA比合适的范围,William R Vavrik 开始[1]提出的是0.4～0.8之间 ,后来修正为根据不同的最大公称尺寸给出不同的CA比范围表1，根据Mallick等人评价沥青混合料稳定性的标准来看,CA比在0.4～0.6之间的沥