鄭州BRT首期工程瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)與試驗(yàn)

宮銘霞

（鄭州市市政工程質(zhì)量監(jiān)督專(zhuān)業(yè)站，河南 鄭州 450000）

瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)是公路路面質(zhì)量最關(guān)鍵因素之一。為了做好鄭州BRT首期工程瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)，對(duì)瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)進(jìn)行了試驗(yàn)研究。其主要依據(jù)是《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD50-2006)等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還注意吸收了其他公路瀝青混合料配比設(shè)計(jì)的研究成果以及相關(guān)的施工經(jīng)驗(yàn)。

1 配合比設(shè)計(jì)

考慮到快速公交進(jìn)出站對(duì)路面的抗剪切、抗變形要求較高，對(duì)停靠站100米范圍快速公交專(zhuān)用道寬度內(nèi)路面進(jìn)行局部處理，處理方案為銑刨原路面9cm后再分層復(fù)澆瀝青混凝土，其中上面層為4cm細(xì)粒式改性瀝青混凝土（摻加抗車(chē)轍劑，摻加比例為瀝青混合料的0.6%），下面層為5cm中粒式改性瀝青混凝土。熱拌瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)由馬歇爾試驗(yàn)設(shè)計(jì)、浸水馬歇爾試驗(yàn)殘留穩(wěn)定度檢驗(yàn)組成，配合比設(shè)計(jì)分為三個(gè)階段：

(1)目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)階段

A、確定各礦料的組成比例。從施工現(xiàn)場(chǎng)分別取各類(lèi)礦料進(jìn)行篩分，用計(jì)算機(jī)或圖解計(jì)算各礦料的用量，使合成的礦料混合級(jí)配符合規(guī)范規(guī)定的范圍。本計(jì)算應(yīng)反復(fù)進(jìn)行，使礦料混合料級(jí)配曲線接近一條順滑的曲線，其中特別注意使0.075mm、2.36mm、4.75mm的篩孔通過(guò)量接近規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)級(jí)配的中值。

B、確定瀝青的最佳油石比。用計(jì)算確定的礦料組成和規(guī)范推薦的油石比范圍，按照0.5%間隔變化，取五個(gè)不同的油石比，用試驗(yàn)室的拌和設(shè)備制備五組馬歇爾試件。測(cè)定試件的密度、空隙率、瀝青飽和度、穩(wěn)定度和流值，分別繪制各項(xiàng)指標(biāo)的曲線。取相應(yīng)密度最大值的油石比a1、穩(wěn)定度最大值的油石比a2和空隙率范圍中值的油石比a3，取三者的平均值作為最佳油石比初始值OACi。

求出能滿(mǎn)足瀝青混凝土各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)要求的最大油石比OACmax和最小油石比OACmin，取中值OAC2。

如果最初篩選的油石比OACmin在OACmax和OACnu之間，則認(rèn)為設(shè)計(jì)結(jié)果是可行的，可以選取OAC1和OAC2的中值作為目標(biāo)配合比的最佳油石比OAC，如果不能達(dá)到要求的各項(xiàng)指標(biāo)，則應(yīng)重新進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。

C、殘留穩(wěn)定度的檢驗(yàn)。按以上確定的設(shè)計(jì)配合比制備瀝青混凝土馬歇爾試件，做浸水48h馬歇爾試驗(yàn)，檢查殘留穩(wěn)定度的要求必須滿(mǎn)足設(shè)計(jì)和施工要求。

(2)生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)階段

A、確定各熱料倉(cāng)礦料和礦粉的用量。必須從二次篩分后進(jìn)入各熱料倉(cāng)的取樣進(jìn)行篩分，根據(jù)篩分的結(jié)果，通過(guò)計(jì)算，使礦質(zhì)混和料的級(jí)配符合項(xiàng)目要求級(jí)配范圍，以確定各熱料倉(cāng)礦料和礦粉的用料比例，以達(dá)到供料均衡。

B、確定最佳油石比。取目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)的最佳油石比OAC和OAC土0.3%三個(gè)油石比，取以上計(jì)算的礦質(zhì)混合料，用生產(chǎn)拌和設(shè)備制作瀝青混合料進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)。確定生產(chǎn)配合比的最佳油石比。如果三組瀝青混凝土各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合要求，則取中間值OAC作為生產(chǎn)配合比的最佳油石比；否則應(yīng)再做增減油石比的瀝青混凝土試驗(yàn)，選定合理適宜的最佳油石比?；蛞設(shè)AC為中值，制備五組不同的油石比瀝青混合料按目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)方法選定最佳油石比。

C、殘留穩(wěn)定度檢驗(yàn)。按以上的生產(chǎn)配合比，用拌制瀝青混合料，做浸水48h馬歇爾試驗(yàn)，檢驗(yàn)殘留穩(wěn)定度是否滿(mǎn)足要求。

(3)生產(chǎn)配合比的驗(yàn)證階段

生產(chǎn)配合比的驗(yàn)證用生產(chǎn)配合比進(jìn)行試拌，瀝青混合料的技術(shù)指標(biāo)合格后鋪筑試驗(yàn)段。取試驗(yàn)段用的瀝青混合料進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)和瀝青含量、篩分試驗(yàn)，檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)配合比礦料合成級(jí)配中，至少應(yīng)包括0.075mm、2.36mm、4.75mm及公稱(chēng)最大粒徑篩孔的通過(guò)率接近規(guī)范和項(xiàng)目要求的級(jí)配范圍中值，并避免在0.3～0.6處出現(xiàn)駝峰。由此確定生產(chǎn)用的標(biāo)準(zhǔn)配合比。

1.1 瀝青

瀝青路面的上、中、下層均采用AH-70石油瀝青，其中上、中面層為工廠改性瀝青。

1.2 集料與填料

集料與填料分別由施工單位和業(yè)主組織采購(gòu)，上面層采用玄武巖集料，中、下層采用石灰?guī)r等堿性石料，粗集料與瀝青的黏結(jié)力均為4級(jí)，滿(mǎn)足規(guī)范要求。粗集料的視比重分別是(10 ～30mm)2.821g/cm3、(10 ～20mm)2.807g/cm3，(5～10mm)2.811g/cm3，細(xì)集料石屑的視比重為2.803g/cm3，河砂視比重為2.642g/cm3。石灰?guī)r質(zhì)礦粉的視比重為2.759g/cm3，親水系數(shù)為0.68。

由以上結(jié)果可以看出，施工單位和業(yè)主組織的材料均勻性較好。為保證工程材料質(zhì)量連貫性。業(yè)主對(duì)集料質(zhì)量提出了更高要求和質(zhì)量保障措施，集料質(zhì)量從生產(chǎn)源頭抓起，施工單位和監(jiān)理派專(zhuān)人進(jìn)駐集料加工廠、儲(chǔ)料廠，必須采用反擊式破碎機(jī)軋制的碎石，集料進(jìn)場(chǎng)前必須按要求經(jīng)過(guò)篩分，集料進(jìn)場(chǎng)時(shí)每200～500m3必須抽檢一次，以保證工程質(zhì)量。

1.3 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)

根據(jù)規(guī)范要求和已有工程經(jīng)驗(yàn)確定的級(jí)配范圍。根據(jù)各種集料篩分結(jié)果，借助電子計(jì)算機(jī)的電子表格用試配法進(jìn)行試配。根據(jù)試配結(jié)果，按《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD50-2006)的方法繪制礦料級(jí)配曲線，根據(jù)規(guī)范的級(jí)配范圍和當(dāng)?shù)亟煌考皻夂驐l件確定工程級(jí)配范圍，并初步擬定設(shè)計(jì)級(jí)配曲線范圍。計(jì)算得到的目標(biāo)配合比。

1.4 生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)階段

生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)的目的就是確定瀝青混合料拌和樓各熱料倉(cāng)礦料和礦粉的用量以及最佳油石比。生產(chǎn)配合比中各熱料倉(cāng)礦料和礦粉的用量可以根據(jù)礦料的規(guī)格與數(shù)量通過(guò)計(jì)算確定。最佳生產(chǎn)油石比可以通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)或采用現(xiàn)場(chǎng)拌和試拌，由于試拌混合料與生產(chǎn)用混合料易于保持一致，盡管試拌過(guò)程中浪費(fèi)一些材料，但仍采用拌和樓試拌法確定最佳生產(chǎn)油石比。通過(guò)抽提試驗(yàn)，最后確定的滿(mǎn)足目標(biāo)配合比和強(qiáng)度穩(wěn)定性要求的生產(chǎn)配合比。

1.5 生產(chǎn)配合比驗(yàn)證階段

生產(chǎn)配合比驗(yàn)證階段即根據(jù)生產(chǎn)配合比進(jìn)行試拌試鋪。取現(xiàn)場(chǎng)瀝青混合料進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，驗(yàn)證瀝青混合料各項(xiàng)指標(biāo)是否符合要求，由此穩(wěn)定生產(chǎn)配合比，并以此作為生產(chǎn)質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)和檢驗(yàn)的依據(jù)。

2 瀝青混合料車(chē)轍試驗(yàn)研究

鄭州BRT首期工程建設(shè)指揮部對(duì)瀝青路面上面層及中面層的瀝青混合料進(jìn)行了車(chē)轍試驗(yàn)。從施工單位取得集料和瀝青，按現(xiàn)有材料進(jìn)行篩分和配合比的調(diào)整，油石比由指揮部提供。上面層按三種油石比（生產(chǎn)油石比、生產(chǎn)油石比+0.3%、生產(chǎn)油石比一0.3%）在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)制取瀝青混合料進(jìn)行車(chē)轍試驗(yàn)。中面層僅按生產(chǎn)油石比在實(shí)驗(yàn)室制取瀝青混合料進(jìn)行車(chē)轍試驗(yàn)。中面層所用的油石比為4.4%；上面層所用的油石比分別為5.1%、5.4%、4.8%。

2.1 車(chē)轍試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)鄭州BRT首期工程指揮部《瀝青路面施工指導(dǎo)意見(jiàn)》之要求，按上面所進(jìn)行的配合比計(jì)算結(jié)果進(jìn)行稱(chēng)料，瀝青用量同上面所提出，按照《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD50-2006)瀝青混合料試件制作方法（輪碾法）制作試件，瀝青混合料拌和料溫度為150℃、壓實(shí)溫度為130℃進(jìn)行。按照《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD50-2006)瀝青混合料車(chē)轍試驗(yàn)進(jìn)行。

2.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

中面層、上面層的車(chē)轍試驗(yàn)結(jié)果表明，其偏差系數(shù) C，值在 8.O～17.8之間，偏差范圍符合《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD50-2006)的要求，說(shuō)明試驗(yàn)結(jié)果是有效的。動(dòng)穩(wěn)定度結(jié)果都滿(mǎn)足《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD50-2006)中關(guān)于中、上面層動(dòng)穩(wěn)定度大于7000次/mm的要求。試驗(yàn)結(jié)果同時(shí)表明，所選用的瀝青混合料油石比是恰當(dāng)?shù)?、最佳的。生產(chǎn)瀝青混合料的工藝符合現(xiàn)行施工規(guī)范的要求。為鄭州BRT首期工程瀝青路面施工提供有力的技術(shù)保障和支持，提高路面施工質(zhì)量打下良好基礎(chǔ)。

3 總結(jié)

關(guān)于瀝青路面的設(shè)計(jì)有很多種經(jīng)驗(yàn)和方法，通過(guò)鄭州BRT首期工程瀝青路面面層的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)，我們總結(jié)了如上所述的設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量控制辦法。為瀝青路面設(shè)計(jì)、施工中提供一些參考。

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