淺談AC-25C瀝青混凝土目標配合比設計

■尤亞珍

(福建省華福工程檢測有限公司，泉州 362000)

1 引言

瀝青混凝土路面是由瀝青作為膠凝材料，各種粗、細集料作為骨架材料，并添加一定的填充料(礦粉、鋼纖維、植物纖維等)、添加劑(抗剝落劑等)經(jīng)過充分攪拌形成的一種混合料攤鋪而成。作為一種無接縫的連續(xù)式路面，瀝青路面具有施工快捷、開放交通快、可分期分段施工、維護方便、可再生利用、良好的耐久性和抗滑性、優(yōu)越的減震吸聲性能、行車平穩(wěn)舒適等眾多優(yōu)點，越來越多地用于各種高等級路面及市政道路路面。瀝青混凝土目標配合比設計是瀝青混凝土路面施工的首要環(huán)節(jié)，也是決定施工質(zhì)量的主要因素。

2 原材料對比選擇

根據(jù)設計圖紙的要求，以及大批量采購的連續(xù)性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟性，對周邊地區(qū)的原材料進行調(diào)查，選定符合設計及規(guī)范要求的原材料。設計對原材料的各種要求如表 1～3所示：

表1 70號A級道路石油瀝青技術(shù)要求

表2 瀝青表層用粗集料質(zhì)量技術(shù)要求

表3 瀝青混合料細集料質(zhì)量技術(shù)要求

設計對各種原材料的要求基本與 《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40-2004中的要求一致，除了粗集料的壓碎值指標比規(guī)范的要求放寬2%(規(guī)范中粗集料的壓碎值要求為≤26%)外。這主要考慮項目所地區(qū)域盛產(chǎn)偏酸性的花崗巖，而花崗巖的壓碎值在同等抗壓強度下，與其他巖性的粗集料相比壓碎值相對偏低。

在調(diào)查及借鑒同類材料、同類公路配合比設計成功經(jīng)驗和使用情況的基礎(chǔ)上，經(jīng)過試驗檢驗合格后，最終選用的原材料廠家及規(guī)格如表4所示：

表4 原材料規(guī)格

由于選用林墩碎石場生產(chǎn)的粗集料為酸性花崗巖，粗集料與瀝青粘附性達不到設計要求，試驗中摻入瀝青含量0.3%的抗剝落劑后，經(jīng)檢驗指標合格。

3 目標配合比設計

3.1 礦料級配的選擇

根據(jù)設計對各種瀝青混合料礦料級配(見表5)的要求，借用計算機采用試配法計算3組合成級配分別為設計要求級配范圍的上值、中值和下值。對粗集料、細集料、機制砂及礦粉分別按3種不同比例進行摻配后得到三種級配(見表 6、表 7)。

表5 瀝青混合料礦料級配要求

表6 AC-25C摻配比例

表7 AC-25C摻配后礦料級配

根據(jù)以往經(jīng)驗選擇4%油石比并摻加瀝青用量0.3%的抗剝落劑，分別制作3個級配的馬歇爾試件，測定其空隙率及瀝青飽和度(結(jié)果見表8)。

表8 馬歇爾試件指標

根據(jù)試驗結(jié)果可以看出，摻比2方案的馬歇爾試件指標比較接近設計要求(見表9)的指標中值，結(jié)合經(jīng)驗選擇摻比2方案的摻配比例，即 4.75mm～9.5mm∶9.5mm～13.2mm∶13.2mm～19mm∶19mm～26.5mm∶機制砂∶礦粉=11∶14∶5∶33∶34∶3。

表9 密級配瀝青混合料技術(shù)標準

3.2 最佳油石比的確定

根據(jù)以往經(jīng)驗，預估最佳油石比為4.0%。按已確定摻比2方案的礦料級配，取3.0%、3.5%、4%、4.5%、5%共5個不同油石比，分別按設計要求的兩面各75次擊實及規(guī)范的操作方法成型馬歇爾試件，每一組試件的試件數(shù)為6個。分別檢測5種油石比下的馬歇爾技術(shù)指標，結(jié)果見表10。

表10 目標配合比馬歇爾試件試驗參數(shù)

以油石比為橫坐標，以瀝青混合料馬歇爾試件的密度、穩(wěn)定度、流值、空隙率及瀝青飽和度為縱坐標，將試驗結(jié)果繪制成關(guān)系曲線，如圖1所示。

根據(jù)圖1可知，馬歇爾穩(wěn)定度最大值、理論最大密度最大值、空隙率范圍的中值、飽和度范圍的中值所對應的油石比，分別為4.25%、4.25%、3.85%、3.95%。取4個值的平均值作為最佳油石比的初始值OAC1，即OAC1=(4.25%+4.25%+3.85%+3.95%)/4=4.08%。取馬歇爾穩(wěn)定度、空隙率、流值、飽和度指標均符合設計要求所對應的油石比范圍，即4個指標符合設計要求所對應的油石比共同范圍3.45～4.45。以此范圍的中值作為最佳油石比的中值 OAC2，即 OAC2=(3.45+4.45)/2=3.95%。

在圖1中，如果油石比為OAC1時，其對應的馬歇爾試件各項指標應滿足設計要求。若馬歇爾試件各項指標不滿足設計要求，應重新進行配合比設計；若馬歇爾試件各項指標均滿足設計要求時，由OAC1及OAC2結(jié)合交通特性、道路等級、瀝青路面的類型、氣候條件以及工程實踐經(jīng)驗等因素進行綜合分析，以確定最佳油石比。

一般情況下，當OAC1和OAC2的差值不超過0.3%個單位時，可取二者的平均值作為最佳油石比OAC。即OAC=(OAC1+OAC2)/2=(4.08%+3.95%)/2=4.0%。若OAC1和OAC2的差值超過0.3%個單位時，應分別按兩個油石比拌制瀝青混合料，進行水穩(wěn)性試及高溫穩(wěn)定性試驗，通過試驗結(jié)果結(jié)合設計要求及現(xiàn)場施工來決定。

圖1 油石比與各馬歇爾指標關(guān)系曲線系圖

3.3 瀝青混合料的性能檢驗

以計算所得的礦料級配和最佳油石比按規(guī)范要求拌制瀝青混合料進行性能驗證試驗。經(jīng)檢驗，所檢各項指標均滿足設計及 《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40-2004的要求(按規(guī)范規(guī)定，只有上面層及中面層進行配合比設計時，應做車轍試驗以檢驗抗車轍能力。因AC-25C為下面層，所以不做抗車轍試驗)。檢驗結(jié)果見表11。

表11 瀝青混合料性能檢驗

3.4 確定目標配合比

通過對礦料級配及最佳油石比的確定，以及相關(guān)的性能檢驗，最終確定目標配合比為：

4.75～9 .5mm∶9.5～13.2mm∶13.2～19mm∶19～26.5mm∶機制砂∶礦粉=11∶14∶5∶33∶34∶3；

油石比為4.0%；加摻瀝青用量0.3%的抗剝落劑。

4 結(jié)語

瀝青混凝土目標配合比的設計工作是保證工程正常施工的前提和保證工程質(zhì)量的關(guān)鍵。從原材料、級配范圍、瀝青用量的選擇到標準配合比確定的各個環(huán)節(jié)，必須結(jié)合施工現(xiàn)場實際情況，嚴格按設計圖紙、施工規(guī)范的要求進行設計。