關(guān)于瀝青混凝土配合比設(shè)計的探討

摘要：文章結(jié)合瀝青混凝土路面工程，論述了瀝青混凝土配合比設(shè)計方法的幾點重要因素，包括級配類型的選擇、原材料的選擇、選材原則(瀝青的選擇、粗集料的選擇、細(xì)集料的選擇、填料的選擇)、瀝青混合料配合比設(shè)計的原則和意義。

關(guān)鍵詞：瀝青混凝土；配合比；級配類型；原材料；選材原則

中圖分類號：U414

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-2374(2009)17-0161-02

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，公路交通量越來越大，軸載迅速增長，車速不斷提高，瀝青路面發(fā)生的質(zhì)量問題也越來越多，有的前修后壞，有的使用周期達(dá)不到設(shè)計年限。這給瀝青路面的使用品質(zhì)提出了愈來愈高的要求，而影響瀝青面層使用性能的重要因素是混合料的級配組成。本文對瀝青混合料配合比設(shè)計進(jìn)行探討。

一、級配類型的選擇

選擇合適的瀝青混合料級配類型是確保瀝青凝土路面面層質(zhì)量的前提。瀝青混凝土面層設(shè)計的一般依據(jù)是《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTJO32-94)(以下簡稱《規(guī)范》)、《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》(JTJO14-97)和《公路工程集試驗規(guī)程》(JTJO58-2000)。我國現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定，上面層瀝青混合料的最大粒徑不宜超過該層厚的1／2，中面層瀝青混合料的集料最大粒徑不宜超過該層厚的2／3；瀝青路面結(jié)構(gòu)層混合料的集料最大公稱尺寸不宜超過該層厚的1/3，對于粗的混合料，這個比例還應(yīng)減小。由此分析，厚度一定的瀝青面層，若按《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》最低要求選擇級配類型，則瀝青混合料集料的粒徑普遍偏大，何況還有0～5％的顆粒超過最大粒徑，這樣勢必對瀝青混凝土路面的施工帶來難以解決的施工難度，如攤鋪機(jī)的熨平板易拉動大粒徑的骨料，尤其比最大粒徑大0～5％的超粒徑骨料；若采用細(xì)料彌補(bǔ)，易破壞瀝青混凝土混合料的級配，使局部部位的面層壓實度難以控制，或使瀝青混凝土面層空隙率偏大，滲水嚴(yán)重等。泰州市的瀝青路面結(jié)構(gòu)多年來一直采用的是4cm+3cm的厚度組合模式，這種組合模式對瀝青混合料類型的選擇有很大的局限性。4cm的下面層最大粒徑一般不超過25mm,3cm上面層最大粒徑一般不宜超過15mm；根據(jù)近年來泰州地區(qū)路面所用材料的情況，經(jīng)調(diào)查、試驗、分析、比較可知，下面層的選擇余地較寬，多采用AG-201級配類型。而上面層混合料型的選擇非常困難。3cm厚的上面層，按照《瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定，選擇AC-101型較合適，AC-101型公稱最小粒徑為13.2mm，最大粒徑為15mm。這使我們在選材上有了很大的局限性，要實現(xiàn)這一配合比的合理選擇，必須通過兩種渠道來把關(guān)：一是盡量多地考察集料資源；二是拌和機(jī)的振動篩一定要根據(jù)不同級配類型要求的篩孔專門定做。

二、原材料的選擇

要保證工程質(zhì)量，必須對工程材料進(jìn)行嚴(yán)格的選擇和檢驗，這也是在瀝青混合料配合比設(shè)計前必不可少的一個重要環(huán)節(jié)。選擇、確定原材料應(yīng)根據(jù)設(shè)計文件對路面結(jié)構(gòu)和使用品質(zhì)的要求，按照《規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定，結(jié)合地材的供應(yīng)情況，按照相關(guān)試驗規(guī)程的要求進(jìn)行檢驗，然后擇優(yōu)選材，使材料的各項技術(shù)指標(biāo)都符合規(guī)定的技術(shù)要求。

(一)選材原則

組成瀝青混凝土的原材料主要有：不同規(guī)格的粗集料、細(xì)集料、填充料(礦粉)、膠結(jié)料(瀝青)。選擇原材料按以下原則：技術(shù)性好(滿足技術(shù)指標(biāo)要求)，經(jīng)濟(jì)性好，結(jié)合環(huán)保就地取材。

(二)瀝青的選擇

瀝青是瀝青混凝土的主要組成材料之一，是決定瀝青混合料質(zhì)量的主要因素。因此選擇瀝青時，除了要注意瀝青自身品質(zhì)的優(yōu)劣以外，還要注意瀝青標(biāo)號對當(dāng)?shù)丨h(huán)境、空氣、氣溫的適應(yīng)性，既要兼顧冬季的抗裂性，又要兼顧到夏季的抗塑變能力。近幾年，濮陽市根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境、氣候條件及交通狀況，選擇了AH-90廣泛應(yīng)用于路網(wǎng)改造項目中，對提高瀝青路面的使用品質(zhì)發(fā)揮了很大作用。

(三)粗集料的選擇

粗集料在瀝青混凝土面層中的作用是通過顆粒間的嵌鎖作用提供穩(wěn)定性，通過其摩擦作用抵抗位移。其形狀和表面紋理都影響瀝青混凝土的穩(wěn)定性，所以選擇粗集料時，要嚴(yán)格按照粗集料的技術(shù)要求選擇。即壓碎值、磨光值、吸水率、粘附性、針偏狀顆粒含量等均符合要求。結(jié)合本地區(qū)選用的粗集料多為石灰?guī)r，這種耐磨性較差，但與瀝青的粘結(jié)力非常好，是修筑較薄瀝青路面的理想材料。主要規(guī)格有：20～40mm、10～20mm、5～10mm、3～6mm。

(四)細(xì)集料的選擇

細(xì)集料一般是指天然砂、人工砂、石屑等，在瀝青混合料中增加顆粒間嵌鎖作用，減少粗集料間的孔隙，從而增加混合料的穩(wěn)定性。選擇細(xì)集料時，除考慮應(yīng)滿足規(guī)范規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)外，還應(yīng)考慮級配情況、與瀝青的粘結(jié)力以及耐磨性和對混合料的穩(wěn)定性。

(五)填料的選擇

選擇填料時一定要考慮能否滿足親水性和細(xì)度要求，能否改善瀝青與集料的粘結(jié)力。根據(jù)集料的性質(zhì)不同選擇不同的填料，對于堿性集料，可選擇磨細(xì)的石粉作填料；對于中性材料，可使用磨細(xì)的石灰石粉；另外，根據(jù)不同情況還可選用水泥消石灰等作填料。

三、瀝青混合料配合比設(shè)計

《規(guī)范》規(guī)定對瀝青混合料的配合比設(shè)計采用三階段配合比設(shè)計法。這一方法的目的是為了使設(shè)計程序化和深入化，使設(shè)計結(jié)果更加符合生產(chǎn)實際，以充分起到指導(dǎo)施工的作用。

(一)目標(biāo)配合比設(shè)計

根據(jù)設(shè)計文件結(jié)構(gòu)層的要求，選擇相應(yīng)的合格材料，先進(jìn)行礦料級配比計算，找出最佳狀態(tài)的配合比。一般情況下應(yīng)使試配結(jié)果盡量靠近級配范圍的中值。參照《規(guī)范》推薦，根據(jù)以往經(jīng)驗固定一個最佳瀝青含量的范圍，以0.5％間隔的不同油石比配置5～6組試件，分別進(jìn)行馬歇爾穩(wěn)定度、孔隙率、試件密度、流值、瀝青最佳瀝青用量OAC，然后再按最佳瀝青用量OAC制件，做水穩(wěn)定性檢驗和高溫穩(wěn)定性檢驗。根據(jù)驗證結(jié)果，若達(dá)不到相關(guān)規(guī)定則另選材料、調(diào)整級配或采取其他措施重做試驗，直到符合要求，確定出較理想的目標(biāo)配合比。

(二)生產(chǎn)配合比設(shè)計

目標(biāo)配合比確定以后，要使實際施工中所采用的瀝青混合料拌和設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)配合設(shè)計。試驗前，首先根據(jù)路面結(jié)構(gòu)的級配類型，選擇適當(dāng)尺寸的振動篩。選擇時要遵循：

1動篩的最大篩孔應(yīng)使超粒徑的礦料排出，保證最大粒徑篩孔的通過量在要求的級配范圍內(nèi)。

2振動分檔應(yīng)使各熱料倉的材料保持均衡，以提高生產(chǎn)效率。

3應(yīng)注意振動篩的孔徑要與室內(nèi)試驗方孔篩尺寸的對應(yīng)關(guān)系。試驗時，礦料按目標(biāo)配合比設(shè)計的比例由冷料倉取樣進(jìn)行各項指標(biāo)試驗，使其合成級配在要求范圍內(nèi)并大致接近中值，按此配比進(jìn)行拌和，用熱拌合料進(jìn)行馬歇爾試驗，此試驗的油石比采用目標(biāo)配合比確定的油石比±0.3％進(jìn)行試驗。按照與目標(biāo)配合比相同的試驗方法確定最佳用油量，所得結(jié)果為生產(chǎn)配合比。據(jù)此結(jié)果根據(jù)拌和設(shè)備的拌和能力確定每盤料所需各熱倉的礦料數(shù)量和瀝青的數(shù)量。

(三)生產(chǎn)配合比的驗證

生產(chǎn)配合比的驗證是通過實際施工對預(yù)期結(jié)果的驗證。也是從感性的角度對瀝青混合料配合比設(shè)計的評估，同時也是對施工單位制定的施工方案的檢驗，檢驗期拌和、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓工藝等的可行性和設(shè)備的匹配情況。這可從混合料的顏色、拌和均勻度、離析情況、碾壓后的表面狀況等方面做出判斷；同時可組織試驗人員對拌和攤鋪后的混合料及時取樣，進(jìn)行抽提(如馬歇爾試驗)，對碾壓段進(jìn)行鉆芯取樣等各種檢驗，并對生產(chǎn)的全過程監(jiān)控，檢查各種設(shè)備參數(shù)材料投放是否準(zhǔn)確。整理出該階段的所有數(shù)據(jù)，進(jìn)行對比分析，若有指標(biāo)達(dá)不到規(guī)范要求，應(yīng)對生產(chǎn)配合比或有關(guān)工藝做出調(diào)整，直至達(dá)到設(shè)計要求，據(jù)此寫出總結(jié)報告，報監(jiān)理及業(yè)主批準(zhǔn)實施。

四、瀝青混合料三階配合比設(shè)計的意義

瀝青混合料的配合比采用三階段設(shè)計，對施工具有非常大的指導(dǎo)意義，其真正使室內(nèi)試驗與施工生產(chǎn)聯(lián)系在一起。但是，在實際施工中還應(yīng)注意以下幾點：

1必須克眼以往只對混合料配合比設(shè)計采用目標(biāo)配合比，而忽視生產(chǎn)配合比和驗證配合比；也不能碰到—些指標(biāo)不合格或試驗有困難就放棄。特別應(yīng)注意在生產(chǎn)配合比設(shè)計階段，要嚴(yán)格控制冷料倉和熱料倉的配比；當(dāng)材料發(fā)生變化時，要及時調(diào)整配合比。

2在進(jìn)行配合比設(shè)計時，要具體問題具體分析，不能死搬硬套《規(guī)范》規(guī)定。在不脫離《規(guī)范》的情況下，根據(jù)不同的材料，靈活地進(jìn)行配比設(shè)計。

3在配合比設(shè)計過程中，要和施工生產(chǎn)的實際情況相結(jié)合，不能脫離現(xiàn)有的技術(shù)條件；同時要嚴(yán)格施工管理，使混合料的生產(chǎn)始終控制在設(shè)計的最佳狀態(tài)。

作者簡介：邵艷梅(1973-)，女，江蘇泰興人，供職于江蘇信成交通工程有限公司，研究方向：公路建設(shè)。