高速公路路面上面層瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)

一、引言

高等級(jí)公路是專供汽車高速行駛的公路，路面具有較好的高溫穩(wěn)定性能、抗水損害能力和耐久性。永寧高速公路（三明段）瀝青混凝土路面主線采用三層式瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)。本文著重闡述上面層的配合比設(shè)計(jì)。

二、瀝青混合料目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)

1、原材料

①瀝青膠結(jié)料

采用新加坡“埃索”AH-70重油瀝青，瀝青實(shí)測(cè)試驗(yàn)結(jié)果如下表1：

表1 實(shí)測(cè)指標(biāo)

②集料

集料的性能分為兩類：一類是集料的認(rèn)同特性，包括粗細(xì)集料的棱角性， 扁平和細(xì)長顆粒含量及粘土含量，屬強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)；另一類是集料的資源特性，它包括韌度、堅(jiān)固性和有害物質(zhì)含量，屬于地區(qū)性標(biāo)準(zhǔn)。

本次采用反擊式碎石機(jī)生產(chǎn)的輝綠巖集料：9.5～16mm、4.75～9.5mm、2.36～4.75mm、0～2.36mm。按照現(xiàn)行規(guī)范進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn), 視密度2.890g/cm3（≥2.500），砂當(dāng)量68%（≥60）, ＜0.075mm的顆粒含量8.8% (≤15)。

③填料

填料采用石灰?guī)r等憎水性石料磨細(xì)得到的礦粉,無雜質(zhì),通過0.075mm孔徑的顆粒含量＞80%，無團(tuán)粒結(jié)塊現(xiàn)象，含水量不大于1%。

表2 粗集料試驗(yàn)結(jié)果匯總表

2、瀝青混合料目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)及驗(yàn)證

測(cè)定瀝青不同溫度下的表觀粘度，繪出瀝青的粘度曲線，在粘度曲線上取(0.17±0.02)Pa·s時(shí)的溫度作為拌和溫度控制范圍, 以(0.28±0.02)Pa·s時(shí)的溫度作為壓實(shí)成型溫度控制范圍, 從而確定重油瀝青拌和溫度范圍為160℃～170℃，擊實(shí)溫度范圍為142℃～148℃。

①礦料配合比確定

對(duì)多次取樣材料進(jìn)行篩分試驗(yàn)，最終確定最佳比例（表3）

②選擇設(shè)計(jì)級(jí)配的瀝青用量

表3 選定的礦料最佳比例

根據(jù)規(guī)范，分別采用3.5%、4.0%、4.5%、5.0%、5.5%，按±0.5% 間隔變化, 運(yùn)用馬歇爾電動(dòng)擊實(shí)儀制作成型5組馬歇爾試件。通過對(duì)試件物理指標(biāo)、力學(xué)指標(biāo)的測(cè)定，得出馬歇爾相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果見表4：

③確定最佳瀝青用量

根據(jù)表4中所列數(shù)據(jù)，繪制空隙率Va、粒料間隙率VMA、飽和度VFA、毛體積密度、馬歇爾穩(wěn)定度、流值與不同瀝青用量曲線圖，依據(jù)空隙率Va與瀝青用量關(guān)系曲線圖查得最佳瀝青用量的初始值，并根據(jù)規(guī)范及其他影響因素（包括實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、公路等級(jí)、氣候條件等）來綜合考慮，選擇瀝青用量4.5%為最佳瀝青用量。

④目標(biāo)配合比檢驗(yàn)

采用選定的最佳瀝青用量4.5%制作試件，在浸水48h后測(cè)定馬歇爾穩(wěn)定度，結(jié)果得出殘留穩(wěn)定度為88.2%（大于70%），瀝青混合料劈裂抗拉強(qiáng)度比是96.0%(不小于75%)、動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果是1648次/mm(不小于800次/mm)，都符合規(guī)范及設(shè)計(jì)的要求。

表4 馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果匯總表

三、瀝青混合料生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)

1、級(jí)配設(shè)計(jì)

根據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)的要求，從瀝青拌和站拌和設(shè)備（美國ASTEC 4500型）熱料倉取樣進(jìn)行篩分試驗(yàn)，根據(jù)各熱料倉篩分結(jié)果計(jì)算接近目標(biāo)配合比級(jí)配礦料配比（表5）

表5 選定的各熱料倉礦料最佳比例

2、確定瀝青用量

根據(jù)瀝青混合料生產(chǎn)配合比的設(shè)計(jì)級(jí)配，采用目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)所確定的最佳瀝青用量±0.3%制作3 組馬歇爾試件進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果見表6：

根據(jù)表6馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果匯總表的試驗(yàn)結(jié)果，并結(jié)合福建省氣候氣溫偏高且多雨的特點(diǎn)和和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，AK-16A取4.5%為抗滑表層的最佳瀝青用量。

表6 馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果匯總表

3、殘留穩(wěn)定度的檢驗(yàn)

按照生產(chǎn)配合比室內(nèi)制備的馬歇爾試件，測(cè)定48h后馬歇爾試件的殘留穩(wěn)定度為89.3%，其大于70%，符合規(guī)范要求。

4、生產(chǎn)配合比檢驗(yàn)

為了驗(yàn)證生產(chǎn)配合比的正確性和合理性，選用瀝青用量為4.5%來鋪筑試驗(yàn)路段，試驗(yàn)路段的各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)（如表7）：

表7 試驗(yàn)路段試驗(yàn)檢測(cè)成果表

根據(jù)試驗(yàn)路段檢測(cè)成果表7并且鋪筑的外觀均勻，表明所選定的配合比是合理、可行的，可以用來進(jìn)行大面積施工。

四、結(jié)束語

通過上面層的瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)，說明了大密度(視密度＞ 2.8g/cm3)碎石在保證現(xiàn)場(chǎng)空隙率(為4.0%)、攤鋪碾壓后外觀均勻及具有較高的高溫穩(wěn)定性的前提下可以用作瀝青混合料的粗集料。