劉新全

(河南省交通科學(xué)技術(shù)研究院有限公司　鄭州　450052)

瀝青面層AC-13C抗滑層配合比設(shè)計(jì)探討

劉新全

(河南省交通科學(xué)技術(shù)研究院有限公司鄭州450052)

摘要結(jié)合連霍高速公路商丘至蘭考段改擴(kuò)建路面工程施工實(shí)例，介紹了AC-13C瀝青混合料生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)中對(duì)瀝青、碎石及礦粉等原材料的選料要求、進(jìn)場(chǎng)質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)；探討了采用GTM法和馬歇爾試驗(yàn)2種方法進(jìn)行礦料級(jí)配優(yōu)化、最佳油石比確定的設(shè)計(jì)思路，并提出路面施工在試驗(yàn)方面對(duì)質(zhì)量控制的建議。

關(guān)鍵詞原材料選擇配合比設(shè)計(jì)質(zhì)量控制

連霍高速公路是貫穿國(guó)家東西交通的主要通道，車(chē)流量大、行車(chē)速度快是通車(chē)后的一大特征。本文結(jié)合連霍高速公路商丘至蘭考段改擴(kuò)建路面工程，從瀝青混合料原材選料、進(jìn)場(chǎng)質(zhì)量控制、AC-13C抗滑層生產(chǎn)配比設(shè)計(jì)及施工中混合料質(zhì)量控制等方面進(jìn)行分析，以求路面施工技術(shù)得以提高。

1　原材料性質(zhì)

連霍高速公路商丘至蘭考段改擴(kuò)建工程瀝青路面抗滑層采用AC-13C型瀝青混合料。各原材情況為：粗集料10～15，5～10mm，細(xì)集料0～5mm，產(chǎn)地為新鄉(xiāng)衛(wèi)輝天然資源有限公司。

1.1瀝青

現(xiàn)場(chǎng)改制SBS改性瀝青按《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》[1]要求規(guī)定項(xiàng)目檢測(cè)，檢測(cè)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1　SBS改性瀝青檢測(cè)結(jié)果

1.2粗集料

拌和站最大生產(chǎn)能力為240～280t/h,配置250t熱料儲(chǔ)料倉(cāng)及良好的二級(jí)除塵設(shè)備，根據(jù)拌和機(jī)械篩網(wǎng)規(guī)格及AC-13C瀝青混合料施工要求，拌和設(shè)備篩網(wǎng)尺寸調(diào)整為4號(hào)倉(cāng)11～16mm、3號(hào)倉(cāng)6～11mm、2號(hào)倉(cāng)3～6mm、1號(hào)倉(cāng)0～3mm。粗集料4號(hào)倉(cāng)11～16mm、3號(hào)倉(cāng)6～11mm、2號(hào)倉(cāng)3～6mm為石灰?guī)r，試驗(yàn)項(xiàng)目及檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2　粗集料技術(shù)指標(biāo)

試驗(yàn)結(jié)果表明，所檢指標(biāo)均符合技術(shù)要求[2]。

1.3細(xì)集料

采用1號(hào)倉(cāng)0～3mm，試驗(yàn)指標(biāo)及檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3　細(xì)集料技術(shù)指標(biāo)

1.4礦粉

礦粉采用新鄉(xiāng)長(zhǎng)垣水泥廠生產(chǎn)的石灰?guī)r粉料，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4　礦粉技術(shù)指標(biāo)

2　AC-13C型抗滑層瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)

考慮到連霍高速公路路面通車(chē)后車(chē)流量大，行車(chē)舒適性要求高的現(xiàn)狀，結(jié)合目前現(xiàn)有科研成果及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，配合比設(shè)計(jì)以GTM法為主，注重考慮瀝青混合料的路用性能，馬歇爾試驗(yàn)法比對(duì)為輔進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.1礦料級(jí)配的優(yōu)化設(shè)計(jì)

依據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》[3]關(guān)于AC-13C型瀝青混合料礦料級(jí)配范圍要求及本項(xiàng)目技術(shù)服務(wù)方提供的高性能瀝青混合料礦料級(jí)配研究成果，在生產(chǎn)配比設(shè)計(jì)過(guò)程中，為保證礦料篩分試樣的代表性，要求拌和樓上料速度與正常生產(chǎn)時(shí)上料速度一致。各熱料倉(cāng)單獨(dú)上料、放料，在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常后取樣進(jìn)行粒料篩分試驗(yàn)，通過(guò)試算法確定礦料摻配質(zhì)量比為11～16mm∶6～11mm∶3～6mm∶0～3mm∶礦粉=19∶30∶20∶27∶4。 礦料篩分結(jié)果及配合比計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表5，礦料級(jí)配曲線[2-3]見(jiàn)圖1。

表5　AC-13C礦料篩分結(jié)果

圖1　礦料級(jí)配曲線圖

2.2油石比的確定

采用GTM方法確定最佳油石比[4]，其工作參數(shù)為：①垂直壓力為0.7MPa；②試驗(yàn)成型模式按密度極限平衡狀態(tài)控制；③成型溫度160～165 ℃。為確定AC-13C型抗滑層瀝青混合料最佳油石比，選擇4.0%,4.3%,4.6%,4.9%,5.2% 5個(gè)油石比分別進(jìn)行混合料試拌，在160～165℃溫度條件下，用GTM法旋轉(zhuǎn)壓實(shí)至平衡狀態(tài)成型試件，測(cè)定混合料的毛體積相對(duì)密度、空隙率VV、礦料間隙率VMA、飽和度NFA，體積參數(shù)及馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

表6　AC-13C型瀝青混合料體積參數(shù)及馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

由表6可見(jiàn)，用GTM法得到的AC-13C型瀝青混合料不同油石比時(shí)試件相對(duì)密度及體積參數(shù)[4]與馬歇爾試件比對(duì)具備如下特點(diǎn)：相對(duì)密度較大、空隙率及礦料間隙率較小、瀝青飽和度大。JTGF40-2004瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范對(duì)混合料空隙率、礦料間隙率與瀝青飽和度等體積參數(shù)由瀝青混合料毛體積相對(duì)密度導(dǎo)出值計(jì)算得出，因此瀝青混合料密度值為最基礎(chǔ)體積參數(shù)。GTM試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。

表7　AC-13C型瀝青混合料GTM試驗(yàn)結(jié)果

由表7可見(jiàn)，判斷瀝青混合料這種塑性材料的塑性現(xiàn)象變化指標(biāo)GSI值隨瀝青用量的增加而增大，當(dāng)油石比大于4.6%時(shí)，GSI值呈急劇增大趨勢(shì)、混合料塑性變形增強(qiáng)；從瀝青混合料抗剪強(qiáng)度穩(wěn)定性指標(biāo)GSF隨油石比變化數(shù)據(jù)看，油石比小于4.6%時(shí)，GSF試驗(yàn)數(shù)據(jù)基本持平，當(dāng)油石比大于4.6%時(shí)，隨油石比的增大，GSF值急劇下降。綜合以上參數(shù)分析，抗滑層AC-13C型瀝青混合料最佳油石比確定為4.6%。

3　AC-13C型瀝青混合料性能檢驗(yàn)

3.1高溫穩(wěn)定性檢驗(yàn)

以4.6%的油石比、拌和設(shè)備以4號(hào)倉(cāng)11～16mm∶3號(hào)倉(cāng)6～11mm∶2號(hào)倉(cāng)3～6mm∶1號(hào)倉(cāng)0～3mm∶礦粉=19∶30∶20∶27∶4比例(質(zhì)量比)參數(shù)設(shè)置進(jìn)行瀝青混合料拌和，拌和設(shè)備穩(wěn)定后取樣成型車(chē)轍試件，進(jìn)行混合料高溫穩(wěn)定性檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表8。

表8　混合料車(chē)轍試驗(yàn)結(jié)果

檢測(cè)結(jié)果表明，在油石比4.6%時(shí)，AC-13C型瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度滿足設(shè)計(jì)文件不小于4 000次/mm的要求。

3.2水穩(wěn)定性檢驗(yàn)

采用油石比4.6%的上述級(jí)配混合料制備馬歇爾試件，進(jìn)行浸水馬歇爾試驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表9。

表9　浸水馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

檢測(cè)結(jié)果表明，在4.6%油石比時(shí)浸水馬歇爾試驗(yàn)其殘留穩(wěn)定度為94.8%，滿足設(shè)計(jì)文件殘留穩(wěn)定度大于85%的技術(shù)要求。

3.3凍融劈裂試驗(yàn)

取上述拌制混合料成型試件進(jìn)行凍融劈裂試驗(yàn)，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表10。

表10　凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果

檢測(cè)結(jié)果表明，在4.6%油石比時(shí)凍融劈裂試驗(yàn)的殘留穩(wěn)定度為92.3%，滿足設(shè)計(jì)文件殘留穩(wěn)定度比大于80%的技術(shù)要求。

3.4低溫性能指標(biāo)檢驗(yàn)

采用4.6%油石比的混合料制備車(chē)轍試件，進(jìn)行低溫彎曲試驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果如表11。

表11　低溫性能指標(biāo)結(jié)果

檢驗(yàn)結(jié)果表明，低溫彎曲試驗(yàn)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)文件指標(biāo)要求。

3.5路用性能檢驗(yàn)

為檢驗(yàn)室內(nèi)AC-13C型瀝青混合料配合比路用性能，現(xiàn)場(chǎng)在K168+200～K168+600右幅采用4.6%油石比、拌和設(shè)備按4號(hào)倉(cāng)11～16mm∶3號(hào)倉(cāng)6～11mm∶2號(hào)倉(cāng)3～6mm∶1號(hào)倉(cāng)0～3mm∶礦粉=19∶30∶20∶27∶4比例(質(zhì)量比)參數(shù)設(shè)置進(jìn)行瀝青混合料拌和，鋪筑試驗(yàn)段對(duì)拌制瀝青混合料進(jìn)行驗(yàn)證。通過(guò)試拌、試鋪，試驗(yàn)人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)路面進(jìn)行了滲水系數(shù)、表面構(gòu)造深度、擺式摩擦系數(shù)等指標(biāo)檢測(cè)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)均滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

4　質(zhì)量控制建議

(1) 瀝青混合料攤鋪進(jìn)度快，材料供料集中、需求量大。材料進(jìn)場(chǎng)質(zhì)量管理要做到重點(diǎn)控制，加大檢測(cè)頻率，杜絕人情關(guān)。

(2) 混合料拌和過(guò)程中指派專人對(duì)每盤(pán)混合料外觀進(jìn)行檢測(cè)，杜絕花白料卸入運(yùn)料車(chē)。

(3) 每車(chē)混合料指派專人進(jìn)行料溫檢測(cè)，做到記錄詳盡、有據(jù)可查。

(4) 試驗(yàn)人員進(jìn)行油石比、礦料級(jí)配檢測(cè)的瀝青混合料取樣要有代表性，對(duì)使用的檢測(cè)設(shè)備精度除計(jì)量部門(mén)檢定外，還要進(jìn)行比對(duì)試驗(yàn)。以求試驗(yàn)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，及時(shí)對(duì)混合料進(jìn)行必要的調(diào)整。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2015-01-30

DOI10.3963/j.issn.1671-7570.2015.04.037