瀝青混凝土配合比設(shè)計要點探究
2014-12-31 00:00:00張曉青
基層建設(shè) 2014年22期
摘要：作為瀝青混凝土質(zhì)量管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，瀝青混凝土配合比設(shè)計的合理與否將直接影響瀝青混凝土路面質(zhì)量。本文結(jié)合常州市武進(jìn)區(qū)花園街道路實例，主要從原材料質(zhì)量、配合比設(shè)計過程兩方面簡要探究瀝青混凝土配合比設(shè)計要點。
關(guān)鍵詞：瀝青混凝土；配合比設(shè)計；設(shè)計要點
隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，我國市政道路建設(shè)力度持續(xù)加大，對瀝青混凝土路面質(zhì)量提出了更高要求。然而，我國瀝青混凝土路面存在一些明顯不足，其主要原因在于瀝青混凝土配合比設(shè)計不當(dāng)。因此，要想顯著提升瀝青混凝土路面質(zhì)量，合理設(shè)計瀝青混凝土配合比是重中之重。本文結(jié)合常州市武進(jìn)區(qū)花園街道路實例，簡要探究瀝青混凝土配合比設(shè)計要點。
一、嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量
基于瀝青混凝土是由瀝青、粗細(xì)集料以及填料等原材料所組成的一種混合料，其原材料質(zhì)量的優(yōu)劣將直接影響著瀝青混凝土的性能。因此，在設(shè)計瀝青混凝土配合比時，應(yīng)根據(jù)相關(guān)設(shè)計文件對于路面結(jié)構(gòu)及使用品質(zhì)的要求，合理選擇原材料。同時根據(jù)不同試驗規(guī)格來檢驗原材料，質(zhì)量合格后方可進(jìn)場。
（一）瀝青
依據(jù)氣候?qū)Ρ竟こ踢M(jìn)行分區(qū)，本工程地處半干區(qū)2-2區(qū)，故選擇70#瀝青。根據(jù)相關(guān)試驗要求（JTJ TO604～607、609、611、615、619）取樣進(jìn)行檢測，所得瀝青質(zhì)量檢測結(jié)果如表一所示。試驗證明，工程所選瀝青各項指標(biāo)均符合相應(yīng)技術(shù)要求，適用于該工程項目。
表一" 瀝青質(zhì)量檢測結(jié)果
項目
針入度（25℃/100g/5s）
延度
軟化點
溶解度
閃點
COC
密度
25℃
蠟含量
黏度
TFOT后
15℃
10℃
60℃
135℃
質(zhì)量
損失
針入
度比
延度
25℃
15℃
10℃
單位
0.1mm
cm
cm
℃
%
℃
g/cm3
%
Pa· s
mm2/s
%
%
cm
cm
cm
結(jié)果
74
﹥150
﹥150
61.0
99.7
338
1.028
0.66
145
323.5
+0.12
79.6
﹥150
﹥150
23
（二）粗細(xì)集料
本工程的粗集料主要采用浙江產(chǎn)的石灰石，經(jīng)過不同孔徑篩孔的篩分，結(jié)合實際生產(chǎn)情況，將直徑大于26.5mm的碎石篩除。同時按照相應(yīng)規(guī)范檢測碎石質(zhì)量，各項指標(biāo)均符合規(guī)范要求。
表二" 粗集料質(zhì)量檢測結(jié)果
項目
壓碎值
洛杉磯磨耗值
視密度
表干密度
針片狀含量
吸水率
含泥量
軟石含量
堅硬性
單位
%
%
g/cm3
g/cm3
%
%
%
%
%
結(jié)果
15.3
19.4
10~30mm
2.8183
2.8021
9.2
0.84
接近0
不含軟石
石質(zhì)良好，該項可省略
10~20mm
2.8365
2.7973
5.8
5~10mm
2.8277
2.7875
-
本工程所采用的細(xì)集料為石灰石細(xì)料，經(jīng)篩分后發(fā)現(xiàn)，該細(xì)集料的細(xì)度模數(shù)約為0.33，盡管0.3mm以下部分缺失，但不影響使用。經(jīng)質(zhì)量檢測后，發(fā)現(xiàn)各項指標(biāo)符合相應(yīng)規(guī)范要求，如表三所示。
表三" 細(xì)集料（砂）質(zhì)量檢測結(jié)果
項目
細(xì)度模數(shù)
表觀密度
砂當(dāng)量
﹤0.075mm含量
外觀
堅固性
結(jié)果
0.33
2.6230g/cm3
65
0.16%
堅硬、潔凈、無雜
石質(zhì)良好，該項可省略
（三）填料
本工程所用填料為石灰石石粉，其選擇過程同粗細(xì)集料相同，經(jīng)過篩分試驗與質(zhì)量檢測后，證實石灰石礦料的規(guī)格符合相應(yīng)規(guī)范要求。
表四" 填料（石灰石粉）質(zhì)量檢測結(jié)果
項目
巖石品種
表觀密度
親水系數(shù)
含水率
結(jié)果
石灰石
2.0138g/cm3
0.9
0.16%
二、科學(xué)安排配合比設(shè)計過程
一般而言，根據(jù)瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范要求，瀝青混凝土配合比設(shè)計過程主要分為三個階段，分別為目標(biāo)配合比設(shè)計階段、生產(chǎn)配合比設(shè)計以及生產(chǎn)配合比驗證階段。綜合本工程施工要求與實際路況，本工程采用AC-25型密集配瀝青混凝土。
（一）目標(biāo)配合比設(shè)計階段
一般而言，應(yīng)按照圖一所示展開目標(biāo)配合比設(shè)計工作。
圖一" 瀝青混凝土目標(biāo)配合比設(shè)計流程
第一步：礦料級配計算
結(jié)合原材料的篩分結(jié)果與質(zhì)量試驗結(jié)果，反復(fù)進(jìn)行礦料級配計算，最終確定本工程的各項材料的配合比（見表六），并證實材料比例充分符合相關(guān)配比要求
表六" 本工程原材料的配合比
原材料
碎石（10~30mm）
碎石（10~20mm）
碎石（3~5mm）
細(xì)集料
礦粉
比例（%）
25
33
13
22
7
第二步：馬歇爾試驗
結(jié)合多年實踐經(jīng)驗，選定油石比范圍為3.5~5.5%，間隔0.5%，制作出油石比分別為3.5%、4%、4.5%、5%、5.5%的馬歇爾試件。采取表干法對試件的孔隙率與飽和度進(jìn)行準(zhǔn)確檢測，得出表七。
表七" 表干法所得馬歇爾指標(biāo)
油石比（%）
3.5
4
4.5
5
5.5
孔隙率（%）
6.1
4.6
3.3
2.2
1.4
飽和度（%）
57.3
67.9
77.2
85.5
89.8
根據(jù)所測數(shù)據(jù)進(jìn)行繪圖（圖略），從而計算最佳油石比。
依據(jù)孔隙率、最大穩(wěn)定度及最大密度中值確定最佳油石比OAC1為4.53%，依據(jù)各項合格指標(biāo)中值確定最佳油石比OAC2為4.33%，取OAC1與OAC2的中值，確定最佳油石比OAC為4.43%，相應(yīng)的最佳瀝青用量為4.2%。
第三步：用量檢驗
對最佳瀝青用量的瀝青混凝土進(jìn)行高溫穩(wěn)定性檢驗與水穩(wěn)定性檢驗，進(jìn)一步檢驗性能的合理性。
1、高溫穩(wěn)定性檢驗
按照上述級配與油石比來配置瀝青混合料，在60℃、0.7Mp輪壓下展開車轍實驗，測得該配合比的動穩(wěn)定度為3150次/mm，符合相關(guān)規(guī)范要求。
2、水穩(wěn)定性檢驗
根據(jù)上述所得最佳油石比OAC為4.43%，進(jìn)行48h馬歇爾試驗，測得其殘留穩(wěn)定度達(dá)100.2%，證明其水穩(wěn)定性十分良好。
（二）生產(chǎn)配合比設(shè)計階段
相關(guān)工作人員在設(shè)計生產(chǎn)配合比時，應(yīng)參照相應(yīng)流程（如圖二所示）做好各項工作。
圖二" 瀝青混凝土生產(chǎn)配合比設(shè)計流程
第一步：嚴(yán)格按照目標(biāo)配合比要求，將冷料的實際比例（表八）準(zhǔn)確確定下來。
表八" 冷料實際配合比
冷料
4號倉（20~30mm）
3號倉（10~20mm）
2號倉（4~10mm）
1號倉（0~4mm）
礦粉
比例（%）
23
22
23
26
7
第二步：對冷料進(jìn)行二次篩選，隨即將篩選后的冷料放入熱料倉中，從各個料倉內(nèi)隨機抽取若干粒級不同的集料，認(rèn)真試驗這些集料的各項指標(biāo)，所得結(jié)果見表九。
表九" 熱料倉材料試驗結(jié)果
熱料倉
1號倉（0~4mm）
2號倉（4~10mm）
3號倉（10~20mm）
4號倉（20~30mm）
視密度（g/cm3）
2.688
2.806
2.845
2.837
表干密度（g/cm3）
-
2.768
2.818
2.817
毛體積密度（g/cm3）
-
2.745
2.802
2.804
第三步：進(jìn)行馬歇爾試驗，嚴(yán)格控制瀝青用量處于目標(biāo)配合比所定最佳瀝青用量±0.3%范圍內(nèi)。
依據(jù)孔隙率、最大穩(wěn)定度及最大密度中值確定最佳油石比OAC1為4.64%，依據(jù)各項合格指標(biāo)中值確定最佳油石比OAC2為4.96%，取OAC1與OAC2的中值，確定最佳油石比OAC為4.8%，相應(yīng)的最佳瀝青用量為4.6%。
第四步：展開試拌試驗，對生產(chǎn)配合比的最佳瀝青用量、熱料倉內(nèi)各粒級具體比例進(jìn)行合理確定，準(zhǔn)確檢驗其性能，確保生產(chǎn)配合比的合理性。試驗證實，四大料倉用量基本相平。
（三）生產(chǎn)配合比驗證階段
相關(guān)工作人員在驗證生產(chǎn)配合比時，應(yīng)參照相應(yīng)流程（如圖三所示）做好各項工作。
在該階段，根據(jù)上述配比與4.6%油石比，認(rèn)真展開瀝青混凝土試拌試驗，檢驗其施工性能；同時展開馬歇爾試驗，再次檢驗現(xiàn)場各項指標(biāo)，最終驗證所設(shè)計的配合比較為合理。
五、結(jié)語
總之，瀝青混凝土的配合比設(shè)計工作是一項程序復(fù)雜、環(huán)節(jié)繁多、要求頗高的系統(tǒng)過程，相關(guān)工作人員必須嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量、科學(xué)安排配合比設(shè)計過程，最大限度確保瀝青混凝土配合比的準(zhǔn)確性與合理性，從而推動路面施工的順利、高效進(jìn)行，顯著提升市政道路路面質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)：
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