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，控制著整個路的工程質(zhì)量。它的組成主要有三部分，分別是粗集料、細集料、填料。其中粗集料反映了各石料場的產(chǎn)品質(zhì)量，通過它可以發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)能力的差異，因此，在實際施工中，首先要了解石料場的生產(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度較低，因此在選用石料時，選用中性巖石，這種巖石的強度大于120 MPa，能夠滿足施工要求。碎石的生產(chǎn)過程中，根據(jù)多年的路面施工經(jīng)驗，選擇日產(chǎn)量超過1 500 m的碎石機，同時選用配備石料整形機生產(chǎn)的碎石，產(chǎn)量高，可以確保產(chǎn)量，并可防止因碎石機變化而導(dǎo)致的集料級配變化，保證碎石的級配均勻性。細集料應(yīng)采用有適當(dāng)級配的機制砂，它具有堅硬、潔凈、干燥、無風(fēng)化、無雜質(zhì)等特點，同時制砂機振動篩皮帶下應(yīng)設(shè)有防風(fēng)裝置，這樣不僅可以確保0.075 mm的通過率，還可以使填料能自由地從礦粉倉流出，還可以保證加工出的礦粉干燥、清潔、粒徑范圍穩(wěn)定。

2 配合比的評價與優(yōu)化

在實際施工中瀝青混凝土集料組成的計算過程中，對滿足級配范圍要求的配合比，用以下兩種方法進行評價。(1)最小離差法。這種方法計算的離差平方和最小的配合比就是滿足級配要求的最優(yōu)配合比。(2)評分法。這種方法是評分配合比，滿分為100 分，如果評分結(jié)果是100 分，則表明合成的級配等于級配范圍中值，如果評分結(jié)果是0 分，則表明合成的級配等于級配范圍上限或下限。下面介紹的是依照試驗室設(shè)計來確定配合比參數(shù)，從感觀確立最終的配合比，做好試驗路段瀝青混凝土的鋪裝。粗集料檢測各項指標(biāo)均符合要求;材料選擇和原材料試驗:瀝青選擇標(biāo)號為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

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

用最小離差法和評分法時，用戶可根據(jù)具體情況選擇一個使用，可選出兩個最優(yōu)配合比，從而科學(xué)評價配合比。

表2 河砂指標(biāo)

3 瀝青混凝土集料合理組成計算公式

3.1 I 法

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

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

3.2 貝雷法

貝雷法主要是按CA 比控制，嚴格控制級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)壓實不穩(wěn)定的現(xiàn)象。此外，在運用貝雷法進行計算時，還需要采用FAC 比和FAF 比，嚴格約束級配的細集料部分的嵌擠，才能確保第二級和第三級逐漸形成嵌擠狀態(tài)。貝雷法的具體計算公式見下

式中:F1為第一級分界點;F2為第二級分界點，為F1的0.22 倍處;F3為第三級分界點，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)計法

Superpave 設(shè)計法問世，其集料組成法提出細集料應(yīng)離開最大密度線，這是一個很有意義的觀點。用理論結(jié)合經(jīng)驗，提出了Superpave 集料組成范圍值，經(jīng)實踐應(yīng)用，取得良好的效果，只是設(shè)計過程復(fù)雜，試驗工作量太大，瀝青混凝土集料組成中各級不同粒徑d 處的通過率可用下式計算

式中:P0為最大公稱粒徑D 處的通過率，以90% ～100%控制;x 為級數(shù)，x = 3. 32lgD/d;I 為通過率遞減系數(shù)，I =0.64 ～0.70。借助于Superpave 的集料組成設(shè)計法和貝雷法的檢驗標(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)了兩大先進方法的精華，使用方便，是瀝青混凝土集料合理組成的計算公式。

4 應(yīng)用實例

通過上述的計算公式，現(xiàn)欲用五種集料，分別是碎石、砂、礦粉，其中碎石的等級有10 ～20 mm、5 ～10 mm、3 ～5 mm三種，用這些集料配制出來的細粒式瀝青混凝土，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)計程序”進行計算，經(jīng)計算:滿足規(guī)范要求的配合比有很多，用最小離差法、評分法，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、評分法選出的兩種最優(yōu)配合比

續(xù)表4

5 結(jié) 語

在實際施工中，加強對瀝青混凝土集料組成的研究具有非常大的意義。正確認識其組成的涵義，科學(xué)評價與優(yōu)化配合比，通過三種計算方法，I 法、貝雷法、Superpave 設(shè)計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，黃晚清.集料顆粒形狀對骨架結(jié)構(gòu)體積指標(biāo)及SGC 壓實特性影響研究［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)計與路用性能研究［D］.河北工業(yè)大學(xué)，2006.