陳陽
(黑龍江天和項目管理有限公司15000)
摘 要:瀝青混合料作為一種產(chǎn)品其質(zhì)量是第一位的,不同地區(qū)的不同工程項目,對瀝青混合料的性能要求異同并存。作為瀝青混合料的設(shè)計工程師,首先應(yīng)當(dāng)用某種方法設(shè)計出滿足質(zhì)量要求的瀝青混合料產(chǎn)品,由于質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)在基本要求以上是一個彈性區(qū)域,在這個彈性區(qū)域內(nèi)可再進(jìn)行性價比優(yōu)化,由此可獲得性價比最好的瀝青混合料配合比設(shè)計方案。由于瀝青混合料使用量較大,成本不斷攀升,獲得技術(shù)上滿足要求,經(jīng)濟上比較合理的配合比設(shè)計方案可為經(jīng)濟社會節(jié)約大量資金成本,探索性價比優(yōu)化途徑勢在必行。對瀝青混合料質(zhì)量,不同學(xué)者在理論研究和實踐研究中提出了不少優(yōu)化方法。本文按照《瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程(JTJ052-2000)》,結(jié)合黑龍江省當(dāng)?shù)刈匀粴夂蚣暗刭|(zhì)水文等條件,對碾子山至北安二級公路進(jìn)行瀝青混合料配合比設(shè)計。
關(guān)鍵詞:礦質(zhì)混合料配合比設(shè)計 最佳油石比
瀝青混合料一般用了公路工程的面層,而面層直接面臨大氣和汽車荷載的作用,所以要求具備溫度穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性,故瀝青混合料配合比設(shè)計尤為關(guān)鍵重要。瀝青混合料配合比的任務(wù)就是通過確定粗集料、細(xì)集料、填料和瀝青之間的比例關(guān)系,使瀝青混合料的各項指標(biāo)達(dá)到工程要求,以使得具備更優(yōu)異的路用性能。
配合比設(shè)計分為礦質(zhì)混合料組成設(shè)計和確定瀝青最佳用量兩部分。
一 礦質(zhì)混合料的配合比組成設(shè)計
礦質(zhì)混合料配合比組成設(shè)計的目的是選配一個具有足夠密實度并且有較高內(nèi)摩阻力的礦質(zhì)混合料,可以根據(jù)級配理論,計算出需要的礦質(zhì)混合料的級配范圍。但為了應(yīng)用已有的研究成果和實踐經(jīng)驗,通常是采用規(guī)范推薦的礦質(zhì)混合料級配范圍來確定。
根據(jù)道路等級、路面類型、所處結(jié)構(gòu)層位確定瀝青混合料的類型,我們選用AC-10作為新賓高速公路的表面層,并對此進(jìn)行配合比設(shè)計。
二 確定最佳瀝青用量
按上述計算所得礦質(zhì)集料級配和《規(guī)范》推薦瀝青用量范圍,細(xì)粒式瀝青混凝土(AC-10)的瀝青用量為4.5%-6.5%,采用0.5%的間隔變化,配制5組馬歇爾試件,試件拌制溫度為140℃,試件成型溫度為130℃,擊實次數(shù)兩面各夯打75次。成型試件經(jīng)24h后,測定其各項指標(biāo),試驗結(jié)果見表:
經(jīng)計算OAC=5.4%
三 驗證配合比
1.車轍試驗是在規(guī)定的溫度下通過板狀試件與車輪間往復(fù)相對運動,使試塊在車輪重復(fù)作用下產(chǎn)生壓密、剪切、推移和流動,從而產(chǎn)生車轍,用儀器將試塊的變形和試驗時間進(jìn)行測定就可以用來檢驗瀝青混合料高溫性能。該方法能夠充分模擬瀝青路面上車輪行駛的實際情況,而且試驗方法思路清晰、簡單,因此本實驗采用車轍試驗檢驗混合料高溫穩(wěn)定性。按最佳瀝青用量5.4%制作車轍試件。
按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》T0703用輪碾成型法制作車轍試驗試塊。在試驗室制備成型的車轍試件,其標(biāo)準(zhǔn)尺寸為300mm 300mm 50mm。將試件連同試模一起,置于已達(dá)到試驗溫度60℃±1℃的恒溫室中,保溫不少于5h,也不得多于24h。控制試件溫度穩(wěn)定在60℃±0.5℃ 。將試件連同試模移置于輪轍試驗機的試驗臺上,試驗輪在試件的中央部位,其行走方向須與試件碾壓或行車方向一致。開動車轍變形自動記錄儀,然后啟動試驗機,使試驗輪往返行走,時間約1h,或最大變形達(dá)到25mm時為止。試驗時,記錄儀自動記錄變形曲線及試件溫度。測定其動穩(wěn)定度,瀝青混合料試件的動穩(wěn)定度按式計算。
式中:DS——瀝青混合料的動穩(wěn)定度,次/mm;
d1 ——對應(yīng)于時間t1的變形量,mm;
d2——對應(yīng)于時間t2的變形量,mm;
C1——試驗機類型修正系數(shù),曲柄連桿驅(qū)動試件的變速行走方式為1.0
C2——試件系數(shù),試驗室制備的寬300mm的試件為1.0
N——試驗輪往返碾壓速度,通常為42次/min。
經(jīng)試驗其動穩(wěn)定度DS為890,其結(jié)果符合規(guī)范要求。
2.按最佳瀝青用量5.4%制作馬歇爾試件,進(jìn)行浸水馬歇爾穩(wěn)定度試驗.
按T 0702標(biāo)準(zhǔn)擊實法成型馬歇爾試件,將恒溫水槽調(diào)節(jié)至要求的試驗溫度,90﹟乳化瀝青混合料為60℃±1℃,將試件置于己達(dá)規(guī)定溫度的恒溫水槽中保溫,保溫時間對標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試件需48h。試件之間應(yīng)有間隔,底下應(yīng)墊起,離容器底部不小于5cm。將馬歇爾試驗儀的上下壓頭放人水槽或烘箱中達(dá)到同樣溫度。將上下壓頭從水槽或烘箱中取出擦拭干凈內(nèi)面。為使上下壓頭滑動自如,可在下壓頭的導(dǎo)棒上涂少量黃油。再將試件取出置于下壓頭上,蓋上上壓頭,然后裝在加載設(shè)備上。當(dāng)采用自動馬歇爾試驗儀時,將自動馬歇爾試驗儀的壓力傳感器、位移傳感器與計算機或X-Y記錄儀正確連接,調(diào)整好適宜的放大比例。調(diào)整好計算機程序或?qū)-Y記錄儀的記錄筆對準(zhǔn)原點。當(dāng)采用壓力環(huán)和流值計時,將流值計安裝在導(dǎo)棒上使導(dǎo)向套管輕輕地壓住上壓頭,同時將流值計讀數(shù)調(diào)零。調(diào)整壓力環(huán)中百分表,對零。啟動加載設(shè)備,使試件承受荷載,加載速度為50±5mm/min。計算機或X-Y記錄儀自動記錄傳感器壓力和試件變形曲線并將數(shù)據(jù)自動存人計算機。當(dāng)試驗荷載達(dá)到最大值的瞬間,取下流值計,同時讀取壓力環(huán)中百分表讀數(shù)及流值計的流值讀數(shù)。從恒溫水槽中取出試件至測出最大荷載值的時間,不得超過30s。
試件的浸水殘留穩(wěn)定度按式計算。
MS0=MS/MS1×100 (2)
式中: MS0——試件的浸水殘留穩(wěn)定度,%;
MS—試件的穩(wěn)定度,kN;
MS1——試件浸水4811后的穩(wěn)定度,kN
經(jīng)過試驗,測得其殘留穩(wěn)定度為96,結(jié)果符合規(guī)范要求。
四 結(jié)論
通過以上試驗和計算,可以確定碾子山至北安二級公路上面層采用AC-10,最佳瀝青用量為5.4%。經(jīng)過試驗路檢查發(fā)現(xiàn),碾子山至北安二級公路具備良好的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、抗水毀能力及耐疲勞性能。
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