論路面施工中瀝青混凝土集料組成

金傳生

(雷山縣公路管理段)

1 瀝青混凝土集料

瀝青混凝土集料組成直接影響瀝青混凝土的質(zhì)量，控制著整個(gè)路的工程質(zhì)量。它的組成主要有三部分，分別是粗集料、細(xì)集料、填料。其中粗集料反映了各石料場(chǎng)的產(chǎn)品質(zhì)量，通過(guò)它可以發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)能力的差異，因此，在實(shí)際施工中，首先要了解石料場(chǎng)的生產(chǎn)規(guī)模和石料質(zhì)量，再簽訂供應(yīng)合同。由于堿性巖石一般強(qiáng)度較低，因此在選用石料時(shí)，選用中性巖石，這種巖石的強(qiáng)度大于120 MPa，能夠滿足施工要求。碎石的生產(chǎn)過(guò)程中，根據(jù)多年的路面施工經(jīng)驗(yàn)，選擇日產(chǎn)量超過(guò)1 500 m的碎石機(jī)，同時(shí)選用配備石料整形機(jī)生產(chǎn)的碎石，產(chǎn)量高，可以確保產(chǎn)量，并可防止因碎石機(jī)變化而導(dǎo)致的集料級(jí)配變化，保證碎石的級(jí)配均勻性。細(xì)集料應(yīng)采用有適當(dāng)級(jí)配的機(jī)制砂，它具有堅(jiān)硬、潔凈、干燥、無(wú)風(fēng)化、無(wú)雜質(zhì)等特點(diǎn)，同時(shí)制砂機(jī)振動(dòng)篩皮帶下應(yīng)設(shè)有防風(fēng)裝置，這樣不僅可以確保0.075 mm的通過(guò)率，還可以使填料能自由地從礦粉倉(cāng)流出，還可以保證加工出的礦粉干燥、清潔、粒徑范圍穩(wěn)定。

2 配合比的評(píng)價(jià)與優(yōu)化

在實(shí)際施工中瀝青混凝土集料組成的計(jì)算過(guò)程中，對(duì)滿足級(jí)配范圍要求的配合比，用以下兩種方法進(jìn)行評(píng)價(jià)。(1)最小離差法。這種方法計(jì)算的離差平方和最小的配合比就是滿足級(jí)配要求的最優(yōu)配合比。(2)評(píng)分法。這種方法是評(píng)分配合比，滿分為100 分，如果評(píng)分結(jié)果是100 分，則表明合成的級(jí)配等于級(jí)配范圍中值，如果評(píng)分結(jié)果是0 分，則表明合成的級(jí)配等于級(jí)配范圍上限或下限。下面介紹的是依照試驗(yàn)室設(shè)計(jì)來(lái)確定配合比參數(shù)，從感觀確立最終的配合比，做好試驗(yàn)路段瀝青混凝土的鋪裝。粗集料檢測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)均符合要求;材料選擇和原材料試驗(yàn):瀝青選擇標(biāo)號(hào)為AH－90;10 ～20 mm 碎石的表觀密度為2.8364 g/cm3、10 ～30 mm碎石的表觀密度為2.8 181 g/cm3。不同規(guī)格原粗集料的篩分結(jié)果見表1。

表1 不同規(guī)格原粗集料的篩分結(jié)果

由于在進(jìn)行目標(biāo)配合比的設(shè)計(jì)時(shí)，采用的細(xì)集料是某地的河砂，屬中砂偏粗，細(xì)度模數(shù)為3.02，表觀密度為2.622 7 g/cm3，表2就是其通過(guò)篩孔的百分率。

用最小離差法和評(píng)分法時(shí)，用戶可根據(jù)具體情況選擇一個(gè)使用，可選出兩個(gè)最優(yōu)配合比，從而科學(xué)評(píng)價(jià)配合比。

表2 河砂指標(biāo)

3 瀝青混凝土集料合理組成計(jì)算公式

3.1 I 法

20 世紀(jì)70年代，國(guó)際上經(jīng)過(guò)大量的研究，在瀝青混凝土集料合理組成上面提出I 法，其計(jì)算公式為

式中:I 為通過(guò)率系數(shù);P 為不同粒徑d 處的通過(guò)率，%;P0為最大公稱粒徑D 處的通過(guò)率，%;x 為級(jí)數(shù)，x =3.32lgD/d，即粒徑每遞減1/2 為一級(jí)。

3.2 貝雷法

貝雷法主要是按CA 比控制，嚴(yán)格控制級(jí)配和粗集料部分組成，這樣既可以約束粗集料部分的離析現(xiàn)象，還能避免出現(xiàn)壓實(shí)不穩(wěn)定的現(xiàn)象。此外，在運(yùn)用貝雷法進(jìn)行計(jì)算時(shí)，還需要采用FAC 比和FAF 比，嚴(yán)格約束級(jí)配的細(xì)集料部分的嵌擠，才能確保第二級(jí)和第三級(jí)逐漸形成嵌擠狀態(tài)。貝雷法的具體計(jì)算公式見下

式中:F1為第一級(jí)分界點(diǎn);F2為第二級(jí)分界點(diǎn)，為F1的0.22 倍處;F3為第三級(jí)分界點(diǎn)，為F2的0.22 倍處;D 為公稱最大粒徑處;D/2 為公稱最大粒徑處的1/2 處。

3.3 Superpave 設(shè)計(jì)法

Superpave 設(shè)計(jì)法問(wèn)世，其集料組成法提出細(xì)集料應(yīng)離開最大密度線，這是一個(gè)很有意義的觀點(diǎn)。用理論結(jié)合經(jīng)驗(yàn)，提出了Superpave 集料組成范圍值，經(jīng)實(shí)踐應(yīng)用，取得良好的效果，只是設(shè)計(jì)過(guò)程復(fù)雜，試驗(yàn)工作量太大，瀝青混凝土集料組成中各級(jí)不同粒徑d 處的通過(guò)率可用下式計(jì)算

式中:P0為最大公稱粒徑D 處的通過(guò)率，以90% ～100%控制;x 為級(jí)數(shù)，x = 3. 32lgD/d;I 為通過(guò)率遞減系數(shù)，I =0.64 ～0.70。借助于Superpave 的集料組成設(shè)計(jì)法和貝雷法的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，確定I =0.64 ～0.70，Superpave 法是I 法與貝雷法的綜合，總結(jié)了兩大先進(jìn)方法的精華，使用方便，是瀝青混凝土集料合理組成的計(jì)算公式。

4 應(yīng)用實(shí)例

通過(guò)上述的計(jì)算公式，現(xiàn)欲用五種集料，分別是碎石、砂、礦粉，其中碎石的等級(jí)有10 ～20 mm、5 ～10 mm、3 ～5 mm三種，用這些集料配制出來(lái)的細(xì)粒式瀝青混凝土，其中各集料的篩分結(jié)果見表3。

使用“礦質(zhì)集料配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)程序”進(jìn)行計(jì)算，經(jīng)計(jì)算:滿足規(guī)范要求的配合比有很多，用最小離差法、評(píng)分法，選出的兩種最優(yōu)配合比見表4。

表3 各集料的篩分

表4 用最小離差法、評(píng)分法選出的兩種最優(yōu)配合比

續(xù)表4

5 結(jié) 語(yǔ)

在實(shí)際施工中，加強(qiáng)對(duì)瀝青混凝土集料組成的研究具有非常大的意義。正確認(rèn)識(shí)其組成的涵義，科學(xué)評(píng)價(jià)與優(yōu)化配合比，通過(guò)三種計(jì)算方法，I 法、貝雷法、Superpave 設(shè)計(jì)法得出合理的瀝青混凝土集料組成，選出最優(yōu)的配合比，加速了施工工期，保證了施工質(zhì)量，也避免了在施工中可能出現(xiàn)的各種質(zhì)量隱患。

［1］何昌軒，陸陽(yáng)，黃晚清.集料顆粒形狀對(duì)骨架結(jié)構(gòu)體積指標(biāo)及SGC 壓實(shí)特性影響研究［J］.公路，2007，(3).

［2］尹劍輝.富瀝青混合料的體積設(shè)計(jì)方法研究［J］. 中外公路，2007，(1).

［3］趙永利. 瀝青混合料的結(jié)構(gòu)組成機(jī)理研究［J］. 東南大學(xué)，2005.

［4］羅立紅.高性能瀝青混合料設(shè)計(jì)與路用性能研究［D］.河北工業(yè)大學(xué)，2006.