賈卉?溫生國
摘 要:以瀝青混合料試驗(yàn)室目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)階段、瀝青拌和站生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)階段和生產(chǎn)配合比驗(yàn)證階段的三階段的符合性調(diào)整為主線,闡述三階段的相互關(guān)系、瀝青配合比各階段設(shè)計(jì)要點(diǎn)及三階段的符合性調(diào)整方法。
關(guān)鍵詞:瀝青混合料;配合比設(shè)計(jì);馬歇爾
我國溫差范圍較大,應(yīng)對瀝青路面病害的措施有很多,比如瀝青采用改性瀝青、礦料級配采用間斷級配(如SMA)、添加外加劑等。 不管采用何種材料,在配合比設(shè)計(jì)時(shí)都必須考慮瀝青混合料三階段的符合性。因?yàn)樵谀繕?biāo)配合階段所使用的原材料是和生產(chǎn)的時(shí)候所用的一樣而且必須一樣,否則不能保障工程質(zhì)量,
1 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)
目標(biāo)配合比設(shè)計(jì),主要是在室內(nèi)完成,是混合料配合比設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)階段。主要包括原材料試驗(yàn)、礦料級配設(shè)計(jì)、確定最佳瀝青用量,明確三者間的關(guān)系。
1.1 原材料試驗(yàn)
原材料包括瀝青、粗集料、細(xì)集料、填料及其摻和物試驗(yàn)。主要目的是選擇原材料,優(yōu)化配合比,在滿足質(zhì)量的前提下達(dá)到效益最大化。
(1)瀝青對溫度的敏感性很大,在試驗(yàn)過程中應(yīng)注意選擇加熱設(shè)備、控制最高溫度、加熱次數(shù),必須符合規(guī)范要求。
(2)粗集料的選擇:優(yōu)先選用反擊破碎的集料。用于瀝青路面的粗集料應(yīng)清潔、干燥、無風(fēng)化、無雜質(zhì),具有足夠的強(qiáng)度和耐磨性,且顆粒為立方形,富有棱角,并滿足規(guī)范要求。
(3)細(xì)集料:細(xì)集料應(yīng)潔凈、干燥、無風(fēng)化、無雜質(zhì),并具有適當(dāng)?shù)念w粒級配,質(zhì)量符合要求。顆粒形狀成立方形,富有棱角,優(yōu)先選用機(jī)制砂。
(4)礦粉在瀝青混合料中與瀝青形成膠漿,它對混合料的強(qiáng)度有很大的影響。用于瀝青混合料的礦粉必須使用堿性石料如石灰石、白云石磨細(xì)的粉料其質(zhì)量應(yīng)滿足要求:也可采用消石灰或水泥代替部分礦粉有很好的效果,但一般不宜超過礦粉總量的一半。
1. 2 礦料級配設(shè)計(jì)
(1)礦料配合比組成設(shè)計(jì)方法比較多,有圖解法、數(shù)解法和正規(guī)方程法等。無論采用那種方法計(jì)算得到的配合比,均應(yīng)要求合成級配在設(shè)計(jì)要求的級配范圍內(nèi);若不在級配要求范圍內(nèi),應(yīng)重新進(jìn)行調(diào)配使合成級配曲線在設(shè)計(jì)范圍內(nèi);若采取多次調(diào)整也不能在級配范圍內(nèi)時(shí),應(yīng)檢查原材料是否缺檔料(即某集料是間斷級配),考慮換料。
(2)合成級配優(yōu)化
合成級配往往不完全在設(shè)計(jì)的級配范圍內(nèi),或在要求的級配范圍內(nèi)但級配曲線不順滑,因此要對合成級配進(jìn)行優(yōu)化。
優(yōu)化調(diào)整原則如下:(以AC型混合料為例)
①確定采用C型或F型。對夏季氣溫高、高溫持續(xù)時(shí)間長、重載交通多的路段,宜選用F型密級配瀝青混合料,并取較高的設(shè)計(jì)空隙率;對冬季氣溫低、低溫持續(xù)時(shí)間長、重載交通少的路段,宜選用C型密級配瀝青混合料。
②.確保高溫抗車轍能力,并同時(shí)兼顧低溫抗裂性能的需要。配合比設(shè)計(jì)時(shí)宜適當(dāng)減少公稱最大粒徑附近的粗集料的用量,減少0.6mm以下部分細(xì)粉的用量,使中等粒徑集料較多,形成S型級配曲線,并取中等或偏高的設(shè)計(jì)空隙率。
③根據(jù)公路等級和施工設(shè)備的控制水平,最終確定的工程設(shè)計(jì)級配范圍應(yīng)比規(guī)范規(guī)定的級配范圍窄。其中4.75 mm和2.36mm通過率的上下限差值宜小于12%。
④合成級配范圍曲線應(yīng)接近連續(xù)的或合理的間斷級配,不應(yīng)過多地犬牙交錯(cuò)。
⑤應(yīng)充分考慮施工性能,使混合料具有良好的施工性能,避免混合料離析。
1.3 確定最佳瀝青用量
瀝青混合料的最佳瀝青用量(簡稱OAC)采用馬歇爾法確定。其做法是保持礦料的級配不變,改變?yōu)r青用量,通過測試和計(jì)算有關(guān)馬歇爾相關(guān)指標(biāo),結(jié)合瀝青混合料相關(guān)技術(shù)指標(biāo)確定最佳瀝青用量。
最佳瀝青用量的確定按下式計(jì)算:
OAC=(OAC1+OAC2)/2
其中:OAC1~OAC2應(yīng)在OACmin~OACmax的范圍內(nèi),同時(shí)OAC±0.3%應(yīng)在OAC1~OAC2范圍內(nèi)。
2 生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)
2.1 生產(chǎn)配合比調(diào)整的目的
在目標(biāo)配合比的基礎(chǔ)上,一方面通過調(diào)整冷料倉的流量使冷料倉和熱料倉的供料匹配,防止出現(xiàn)溢料或待料現(xiàn)象,節(jié)省燃油消耗,減少廢料的產(chǎn)生;另一方面使拌和樓拌出的料的級配、各項(xiàng)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求,同時(shí)還要調(diào)整瀝青用量,做好這兩方面的工作施工單位才能保證施工質(zhì)量,節(jié)約成本。
2.2 生產(chǎn)配合比調(diào)整——間歇式拌和樓生產(chǎn)配合比調(diào)整
(1)冷料倉流量試驗(yàn)
根據(jù)流量與集料規(guī)格、出料口開啟程度、皮帶(履帶)轉(zhuǎn)速等之間的關(guān)系,建立流量與轉(zhuǎn)速關(guān)系曲線。根據(jù)計(jì)算的流量在曲線上查出相應(yīng)的轉(zhuǎn)速。
注意在實(shí)際生產(chǎn)中,進(jìn)場料的規(guī)格會有變動,含水量也不斷變化。這時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況對冷料倉流量做適當(dāng)調(diào)整,以達(dá)到與熱料倉供料相匹配,滿足標(biāo)準(zhǔn)級配的要求。
(2)確定熱料倉礦料配合比
經(jīng)冷料倉流量試驗(yàn)后,按固定流量直接供料加熱,從熱料倉中取樣進(jìn)行篩分,根據(jù)篩分結(jié)果再進(jìn)行礦料配合比計(jì)算,決定各熱料倉的供料比例,在拌和過程中,如發(fā)現(xiàn)某熱料倉溢料或待料,說明冷、熱倉的供料比例不相匹配,此時(shí)要對溢料或待料的集料調(diào)整相應(yīng)的冷料倉流量。
(3)確定瀝青用量
在目標(biāo)配合比最佳瀝青用量的基礎(chǔ)上±0.3%(±0.5%),增加兩個(gè)瀝青用量,加上最佳瀝青用量,成型三個(gè)瀝青用量的馬歇爾式件。按目標(biāo)配合比的做法,測試并計(jì)算出全部馬歇爾指標(biāo),按空隙率相等或取空隙率中值與飽和度下限的平均值作為生產(chǎn)配合比的瀝青用量。
2.3 生產(chǎn)配合比驗(yàn)證
生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)配合比設(shè)計(jì)階段需要正式拌料鋪筑試驗(yàn)路段,同時(shí)對配合比進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)整,最終將配合比確定下來,作為生產(chǎn)控制和質(zhì)量檢驗(yàn)的依據(jù)。
2.3.1 拌和溫度和拌和時(shí)間
按生產(chǎn)配合比正式拌料,根據(jù)拌和后混合料的溫度及其外觀,決定集料和瀝青的加熱溫度以及瀝青混合料的拌和時(shí)間。當(dāng)從拌和機(jī)出料口取樣觀察,混合料色澤均一,流而不散,則認(rèn)為原擬訂的加熱溫度可行,即可定為正式生產(chǎn)時(shí)的加熱溫度,否則應(yīng)重新擬訂集料及瀝青的加熱溫度重新拌和。
拌和時(shí)間根據(jù)瀝青對礦料的裹覆情況確定,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)規(guī)范要求,初步擬定拌合時(shí)間,一般取30s、40s、50s,分別按已定拌和溫度拌料,分別取拌和好的混合料2~4kg,再分別取出粒徑5~13mm的顆粒200~500粒,按裹覆情況好壞分開,用下式計(jì)算裹覆率:
裹覆率%=(完全裹覆的粒數(shù)/總粒數(shù))×100%
裹覆率大于95%的拌和時(shí)間為最佳拌和時(shí)間。
2.3.2 混合料試驗(yàn)
(1)按已經(jīng)確定的拌和溫度和拌和時(shí)間正式拌料。
(2)按規(guī)定的取樣方法進(jìn)行驗(yàn)證性試驗(yàn):
①全部馬歇爾指標(biāo)(包括殘留穩(wěn)定度)是否滿足設(shè)計(jì)要求,必要時(shí)進(jìn)行車轍試驗(yàn)。
②抽提試驗(yàn),檢查礦料級配和瀝青用量是否符合設(shè)計(jì)要求。
③鉆芯取樣,測量壓實(shí)厚度,修正松鋪系數(shù);實(shí)測密度,檢查壓實(shí)度;測芯樣馬歇爾穩(wěn)定度。
④結(jié)合施工設(shè)備和施工能力,檢查施工的難易程度,進(jìn)一步指導(dǎo)施工。
3. 結(jié)語
要提高瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)質(zhì)量,做到節(jié)約成本,提高工程質(zhì)量,就必須做好三階段配合比的符合性工作:
(1)目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)階段嚴(yán)格控制好原材料質(zhì)量,結(jié)合成功的集料合成配合比經(jīng)驗(yàn),確定好礦料配合比例,提出符合瀝青混合料技術(shù)要求的瀝青用量,是質(zhì)量控制的開始,也是節(jié)約成本的前提。
(2)生產(chǎn)配合比階段注意冷料與熱料的供料匹配,調(diào)整瀝青用量與目標(biāo)配合比相符合,是產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益的根本。
(3)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)配合比(生產(chǎn)配合比的驗(yàn)證階段)應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際,對生產(chǎn)配合比進(jìn)行驗(yàn)證及調(diào)整,須符合目標(biāo)配合比技術(shù)指標(biāo),并滿足規(guī)范要求,總結(jié)技術(shù)經(jīng)驗(yàn),給施工帶來方便。