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        瀝青混凝土馬歇爾試件穩(wěn)定度問題研究

        2021-10-13 03:12:34宋春艷
        黑龍江交通科技 2021年8期
        關(guān)鍵詞:礦料制件馬歇爾

        宋春艷

        (雙鴨山市公路事業(yè)發(fā)展中心,黑龍江 雙鴨山 156533)

        1 研究影響馬歇爾試件穩(wěn)定度的原因

        1.1 原材料強(qiáng)度

        (1)粗集料

        在進(jìn)行室內(nèi)馬歇爾試件穩(wěn)定度試驗(yàn)中,粗集料本身的強(qiáng)度影響著整體瀝青混合料穩(wěn)定度的走向。根據(jù)規(guī)范要求:所選用的粗集料包括碎石、破碎碎石、鋼渣等但必須保證原材料的表面潔凈、干燥且粗糙。物理指標(biāo)如表1。

        當(dāng)粗集料物理性能無法滿足時(shí),將造成馬歇爾試件抗變形能力下降從而影響強(qiáng)度。

        表1 物理指標(biāo)表

        (2)細(xì)集料

        細(xì)集料中影響強(qiáng)度的主要物理性能指標(biāo)為砂當(dāng)量指標(biāo)。根據(jù)規(guī)范要求,高速公路、一級(jí)公路中細(xì)集料砂當(dāng)量不小于60%,當(dāng)砂當(dāng)量小于60%時(shí),代表此批細(xì)集料粘性土或雜質(zhì)較多,無法滿足對(duì)馬歇爾試件強(qiáng)度的要求。

        (3)礦粉

        在礦粉中消石灰的摻量決定了石料對(duì)瀝青的抗剝落能力,使得瀝青混合料整體強(qiáng)度有所提升。因此選擇符合要求的礦粉,也是對(duì)馬歇爾試件強(qiáng)度的間接控制。

        1.2 瀝青的選擇

        當(dāng)前我省公路建設(shè)中瀝青混凝土所用的瀝青基本為兩種:90#基質(zhì)瀝青和改性瀝青。由于改性瀝青自身粘結(jié)強(qiáng)度的原因,在原材料相同、瀝青用量相同、拌和時(shí)間相同、拌和工藝相同的前提下,改性瀝青所制的馬歇爾試件強(qiáng)度普遍比90#基質(zhì)瀝青所制的高。因此選擇適合當(dāng)前施工工藝的瀝青也是影響馬歇爾穩(wěn)定度的重要因素。

        1.3 配合比的設(shè)計(jì)

        (1)目標(biāo)配合比

        ①在進(jìn)行瀝青混合料目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)參照美國(guó)Superpave的范圍及限制區(qū)制定符合當(dāng)前情況的配合比。對(duì)于原材料級(jí)配曲線應(yīng)控制在黑龍江調(diào)整型級(jí)配曲線之內(nèi)且盡量不穿過“三角區(qū)”。

        ②在進(jìn)行目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)讓級(jí)配曲線趨于中值的位置,方便為后續(xù)的生產(chǎn)配合比調(diào)控提供條件。

        ③在確定最佳瀝青用量時(shí),其變量OAC應(yīng)在試驗(yàn)中不斷進(jìn)行調(diào)整。瀝青用量過高導(dǎo)致試件整體抗高溫性和形變能力較差;瀝青用量過低導(dǎo)致瀝青飽和度不夠,混合料內(nèi)部空隙較大,影響整體質(zhì)量。

        (2)生產(chǎn)配合比

        在進(jìn)行基于目標(biāo)配合比確定的生產(chǎn)配合比馬歇爾試驗(yàn)中,根據(jù)拌合站產(chǎn)出的熱料對(duì)配合比進(jìn)行及時(shí)調(diào)整并以±0.3%或±0.5%的瀝青含量進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn),通過對(duì)瀝青用量的調(diào)整,尋找最佳瀝青用量及最適合當(dāng)前條件下的穩(wěn)定度從而確定當(dāng)前目標(biāo)配合比能否投入生產(chǎn)。

        1.4 拌和條件及制件手法

        在上述條件全部相同的條件下,拌和條件和制件方法也會(huì)影響影響馬歇爾強(qiáng)度。無論是室內(nèi)試驗(yàn)還是拌合站的成品出料,瀝青混合料拌和溫度過高,極易導(dǎo)致瀝青老化,對(duì)瀝青與礦料的粘結(jié)性造成不可逆的影響。無法保證正常的粘結(jié)性,對(duì)試件整體強(qiáng)度造成的損失較大;拌和溫度過低,導(dǎo)致瀝青流動(dòng)性不良,瀝青飽和度低,瀝青與礦料之間粘結(jié)性不佳,同樣對(duì)強(qiáng)度有所損失。

        制件過程中溫度過低,擊實(shí)遍數(shù)少,造成礦料間隙率過大,礦料與礦料之間空隙較大,在浸水馬歇爾試驗(yàn)中試件中含水量高,抗形變能力減弱,會(huì)降低馬歇爾試件強(qiáng)度。

        2 研究結(jié)果

        根據(jù)上述條件進(jìn)行模擬試驗(yàn)。本次試驗(yàn)選擇兩種S1,S2石料,其物理性能如表2。

        表2 物理性能表

        根據(jù)當(dāng)前S1、S2兩種混合料進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)得出P1、P2兩種配合比。

        圖1 P1、P2兩種配合比注:P1配合比為科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的配合比;P2為經(jīng)過“三角區(qū)”且超出黑龍江標(biāo)準(zhǔn)線的配合比

        根據(jù)當(dāng)前進(jìn)行情況模擬,瀝青采用改性瀝青L1和90#基質(zhì)瀝青L2,在瀝青用量確定為4.5%的條件下可能出現(xiàn)一下8種情況,即為S1,P1,L1;S1,P2,L1;S2,P1,L1;S2,P2,L1和S1,P1,L2;S1,P2,L2;S2,P1,L2;S2,P2,L2。對(duì)保證瀝青種類、瀝青用量、拌和條件和制件手法相同的條件下對(duì)四種情況進(jìn)行馬歇爾制件并進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果如表3,表4。

        表3 試驗(yàn)結(jié)果

        表4 試驗(yàn)結(jié)果

        3 研究結(jié)果分析

        根據(jù)模擬試驗(yàn)得出結(jié)論,瀝青種類是馬歇爾試件強(qiáng)度的先決條件,改性瀝青整體強(qiáng)度效果強(qiáng)于基質(zhì)瀝青;同理科學(xué)合理的配合比和原材料同樣決定了馬歇爾試件強(qiáng)度。但是,在實(shí)際施工中,馬歇爾強(qiáng)度不宜太高,可超過規(guī)范規(guī)定的100%即16 kN左右,如果強(qiáng)度過高,達(dá)到150%~200%時(shí),對(duì)抗高溫性有顯著提高但抗低溫性較差,易開裂;馬歇爾試件強(qiáng)度過低,無法滿足規(guī)范要求與實(shí)際需要,則不允許使用。在實(shí)際施工中應(yīng)不斷對(duì)各個(gè)變量進(jìn)行調(diào)整,確定最佳的穩(wěn)定度。

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