瀝青混凝土配合比的設(shè)計(jì)過(guò)程

■張海英 ■江蘇省江陰市公路管理處，江蘇 江陰 214400

1 材料的選擇與控制

1．1 材料選擇的原則

在瀝青混凝土道路的構(gòu)筑中，材料是至關(guān)重要的一環(huán)，要想充分保證道路的良好使用性能，工程中所使用的材料就務(wù)必要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的挑選與檢驗(yàn)，預(yù)防因不符合要求的材料而導(dǎo)致本不應(yīng)發(fā)生的質(zhì)量問(wèn)題。首先，應(yīng)當(dāng)就近取材嚴(yán)格考察礦源的產(chǎn)品質(zhì)量;其次，適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境，避免對(duì)環(huán)境所產(chǎn)生的危害;再次，要符合《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》及《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》的相關(guān)要求與規(guī)定。

1．2 瀝青

瀝青混凝土的主體自然是瀝青，瀝青的好壞在很大程度上決定著瀝青路面的使用期限以及適應(yīng)能力。所以，若想要設(shè)計(jì)出一種能夠完成預(yù)定目標(biāo)的瀝青混凝土，既要密切關(guān)注瀝青質(zhì)量的好壞，也要注重該瀝青對(duì)于當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境、氣候及道路運(yùn)行情況的適應(yīng)性，例如當(dāng)?shù)赝寥赖乃釅A性，雨水的酸堿性，降雨量以及運(yùn)載壓力等。

1．3 粗集料

粗集料是指顆粒直徑大于2.36mm的碎石、破碎礫石、篩選礫石和礦渣等。其通過(guò)顆粒間的嵌鎖作用來(lái)為瀝青混凝土提供較強(qiáng)的穩(wěn)定性。粗集料相關(guān)的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)里，較為重要的是視密度和吸水率，石料硬度大而密度高、吸水率比較小的粗集料具有耐磨、耐久等特點(diǎn);但粗集料密度并只要求大，表面粗糙與否同樣重要，而密度過(guò)于大的粗集料大多表面光滑，缺乏表面的凹凸不平，以至于無(wú)法更好的吸附瀝青結(jié)合料，這便無(wú)法形成較厚的瀝青膜，進(jìn)而對(duì)混合料的耐久性帶來(lái)不良影響。而且粗集料與瀝青的粘附性、磨光值也是《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》所要求的。因此，集料的多種性質(zhì)需要均衡考慮，如此之多的指標(biāo)不可能全部達(dá)至最優(yōu)，應(yīng)當(dāng)針對(duì)實(shí)際需求，對(duì)于這些指標(biāo)進(jìn)行一定的取舍。

1．4 細(xì)集料

細(xì)集料是指顆粒直徑小于2.36mm的天然砂、人工砂(包括機(jī)制砂)及石屑，它通過(guò)配合粗集料的使用增加瀝青混凝土的穩(wěn)定性。對(duì)細(xì)集料的要求是干凈、沒(méi)有雜質(zhì)。選取細(xì)集料也與級(jí)配情況、瀝青的粘結(jié)性和耐磨性有關(guān)，這些情況同樣要進(jìn)行綜合考慮，只有能夠滿足多方面需求的細(xì)集料才是工程中所需要的。

1．5 填料

填料是指顆粒直徑小于0.6mm的石灰?guī)r磨細(xì)的礦粉。它具有憎水的特點(diǎn)，同時(shí)應(yīng)干潔，能自由地進(jìn)出礦粉倉(cāng)，其質(zhì)量應(yīng)符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》的技術(shù)要求。填料在瀝青混凝土中扮演著一種添加劑的角色，就和烹飪中的鹽一樣，要配合需求投放，投放的量過(guò)少會(huì)導(dǎo)致瀝青難以吸附，投放的量過(guò)多則會(huì)使膠泥成團(tuán)，致使路面離析，造成不良后果。另外，還應(yīng)當(dāng)注意與集料的配合，避免與集料的使用發(fā)生沖突。

2 瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)過(guò)程

2．1 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)

首先，根據(jù)各礦料的篩分結(jié)果，用圖解法或試算法確定各種材料間的比例關(guān)系，調(diào)整接近規(guī)范級(jí)配的上、中、下限。以使混合后礦料具有足夠的密度和較高的內(nèi)摩擦阻力。初選級(jí)配，根據(jù)實(shí)際情況及當(dāng)?shù)匾酝Y料數(shù)據(jù)，選擇一個(gè)瀝青用量作為初選級(jí)配的瀝青用量。固定初選瀝青用量，將上、中、下限的級(jí)配成型馬歇爾試件，根據(jù)三組試件的試驗(yàn)結(jié)果確定設(shè)計(jì)級(jí)配。

確定配合比中瀝青的最佳用量。按確定的設(shè)計(jì)級(jí)配，選擇一個(gè)瀝青的最佳用量作為起始用量，按0.5%的間距取5個(gè)或5個(gè)以上不同的瀝青用量，分別與礦料拌合，擊實(shí)成型馬歇爾試件。然后進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，對(duì)各組馬歇爾試件的空隙率、密度、飽和度等體積指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)確定最佳瀝青用量。根據(jù)確定好的設(shè)計(jì)級(jí)配及最佳瀝青用量進(jìn)行制件，驗(yàn)證該混合料的性能檢驗(yàn)是否符合要求。

目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)的意義是確定設(shè)計(jì)級(jí)配及最佳瀝青用量，并對(duì)確定的設(shè)計(jì)級(jí)配及最佳瀝青用量進(jìn)行性能檢驗(yàn)，確定該混合料的耐久性能。

2．2 生產(chǎn)配合比的設(shè)計(jì)

完成目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)后，就可開(kāi)始設(shè)計(jì)實(shí)際生產(chǎn)中使用的生產(chǎn)配合比。

試驗(yàn)前，先根據(jù)路面結(jié)構(gòu)的級(jí)配類型，選擇適當(dāng)尺寸的拌合機(jī)振動(dòng)篩。選擇時(shí)要遵循:(1)振動(dòng)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(guò)量在要求的級(jí)配范圍內(nèi)。(2)振動(dòng)篩分檔應(yīng)使各熱料倉(cāng)的材料保持均衡，以提高生產(chǎn)效率。(3)應(yīng)注意振動(dòng)篩的孔徑要與室內(nèi)試驗(yàn)方孔篩尺寸的對(duì)應(yīng)關(guān)系。試驗(yàn)時(shí)，礦料按目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)的比例進(jìn)料，通過(guò)拌合機(jī)的振動(dòng)篩進(jìn)行二次篩分，同時(shí)，將拌合機(jī)各熱料倉(cāng)的二次篩分的礦料分別取出后進(jìn)行篩分試驗(yàn)，使其合成級(jí)配比例在設(shè)計(jì)級(jí)配大致接近的范圍，按此比例進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，此試驗(yàn)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(yàn)。按照與目標(biāo)配合比相同的試驗(yàn)方法確定最佳瀝青用量，所得結(jié)果為生產(chǎn)配合比。

生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)的意義是通過(guò)拌合樓的二次篩分?jǐn)?shù)據(jù)使其生產(chǎn)級(jí)配與設(shè)計(jì)級(jí)配大致接近，同時(shí)，通過(guò)馬歇爾試驗(yàn)更加細(xì)致的優(yōu)化最佳瀝青用量。

2．3 生產(chǎn)配合比驗(yàn)證

生產(chǎn)配合比驗(yàn)證分為試拌、試鋪兩個(gè)階段。試拌是按確定的目標(biāo)配合比所調(diào)試的皮帶轉(zhuǎn)速、流量進(jìn)行冷料上料，按確定的生產(chǎn)配合比礦料級(jí)配比例及最佳瀝青用量做為熱料倉(cāng)的進(jìn)料比例，在拌合樓試拌混合料并對(duì)混合料進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)項(xiàng)目包括，抽提、馬歇爾擊實(shí)，最大理論密度等，檢測(cè)結(jié)果應(yīng)與生產(chǎn)配合比數(shù)據(jù)相吻合。在試拌的混合料檢測(cè)數(shù)據(jù)完全吻合生產(chǎn)配合比的前提下，進(jìn)行試鋪，試鋪是對(duì)施工方案、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓工藝等可行性和設(shè)備的匹配情況的綜合性驗(yàn)證。

生產(chǎn)配合比驗(yàn)證的意義是對(duì)前面所設(shè)計(jì)的各項(xiàng)指標(biāo)及拌合樓的工作狀態(tài)和施工方案、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓工藝設(shè)備的匹配情況進(jìn)行的綜合性評(píng)估。

3 針對(duì)瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)提出幾點(diǎn)建議

(1)必須克服以往只對(duì)混合料配合比設(shè)計(jì)采用目標(biāo)配合比，而忽視生產(chǎn)配合比和驗(yàn)證配合比;也不能碰到一些指標(biāo)不合格或試驗(yàn)有困難就放棄。特別應(yīng)注意在生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)階段，要嚴(yán)格控制冷料倉(cāng)和熱料倉(cāng)的配比;當(dāng)材料發(fā)生變化時(shí)，要及時(shí)調(diào)整配合比。

(2)在進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí)，具體問(wèn)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，靈活的進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。

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

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)是一個(gè)相對(duì)于龐雜的的過(guò)程，每一個(gè)環(huán)節(jié)都是緊密相關(guān)的，共同構(gòu)成了一條完整的鎖鏈，其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)瑕疵均會(huì)導(dǎo)致最終結(jié)果的偏差。從開(kāi)始的材料選擇，到之后的目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)，再到生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)，最后到生產(chǎn)配合比驗(yàn)證，每一步都是至關(guān)重要的，又是相互影響的。因此，工程人員切勿忽視任何一個(gè)環(huán)節(jié)，要對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)做到精益求精，還應(yīng)注意各環(huán)節(jié)的相互影響，做到反復(fù)驗(yàn)證，讓理論與實(shí)際施工相互結(jié)合，在施工過(guò)程中發(fā)揮積極的作用。