熱拌瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)探討

華鳳祥

摘要：瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)是施工過(guò)程中十分重要的工作，配合比設(shè)計(jì)的結(jié)果直接影響到瀝青路面的施工質(zhì)量和使用壽命。文章以253省道、321省道沛縣城區(qū)改線(xiàn)段路面工程瀝青混凝土下面層AC-25C型為例，淺析熱拌瀝青混合料的目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)、生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)及生產(chǎn)配合比驗(yàn)證三個(gè)階段的控制要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：瀝青混合料；配合比設(shè)計(jì)；控制要點(diǎn)；瀝青路面；原材料控制 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：U414 文章編號(hào)：1009-2374（2016）05-0004-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.05.003

1 原材料控制

原材料是保證瀝青混凝土路面施工質(zhì)量的第一步，也是最重要的一個(gè)控制環(huán)節(jié)。不同的料源、不同的批次，施工使用的材料與配合比設(shè)計(jì)使用的材料的不一致性，都直接影響著瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)在施工控制中的實(shí)用性。所以要完成一個(gè)好的配合比設(shè)計(jì)，控制好原材料質(zhì)量是首要條件，這就要求施工單位要把控好原材料的質(zhì)量保證“三關(guān)”：首先是招標(biāo)及訂貨關(guān)，供貨單位必須提供各種原材料的質(zhì)量檢測(cè)報(bào)告；其次是進(jìn)貨關(guān)，供貨單位供應(yīng)的原材料有可能違背投標(biāo)時(shí)的承諾，進(jìn)貨時(shí)必須重新檢驗(yàn)；最后是使用及保管關(guān)，材料進(jìn)場(chǎng)后的存貯、堆放、管理是保證材料質(zhì)量必須重視的第

三關(guān)。

1.1 瀝青

瀝青是瀝青混合料中最關(guān)鍵的材料，瀝青使用性能的好壞直接決定瀝青路面的使用壽命。在本工程中，根據(jù)設(shè)計(jì)文件要求，使用的瀝青為SBS改性瀝青（I-D），該瀝青的高溫、低溫性能都較好，且有良好的彈性恢復(fù)性能。按照合同要求，瀝青作為關(guān)鍵的材料被列為甲供，是業(yè)主通過(guò)招標(biāo)直接從生產(chǎn)廠(chǎng)家訂購(gòu)的，且供應(yīng)商提供了該型材料的基質(zhì)瀝青的質(zhì)量檢測(cè)報(bào)告；在瀝青材料進(jìn)場(chǎng)時(shí)，施工單位的工地試驗(yàn)室按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20-2011）中的方法要求嚴(yán)格進(jìn)行了抽檢，檢測(cè)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)及《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）中對(duì)聚合物改性瀝青SBS（I-D）的技術(shù)要求。進(jìn)場(chǎng)的合格瀝青被貯備在專(zhuān)用貯備罐中，并在貯備罐中加設(shè)了攪拌設(shè)備來(lái)保證使用時(shí)的均勻性。進(jìn)場(chǎng)聚合物改性瀝青SBS（I-D）主要指標(biāo)如表1。

1.2 集料

集料是瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)中礦料級(jí)配的主要組成部分，也是主要受力支撐材料，是瀝青混凝土路面的骨架，其均勻程度、顆粒形狀和表面粗糙度決定著瀝青混合料的嵌擠力及摩阻力。礦料級(jí)配的好壞直接影響著瀝青混合料的各項(xiàng)性能指標(biāo)，要想配出較理想的合成礦料級(jí)配，施工單位把控好集料的質(zhì)量保證三關(guān)至關(guān)重要。在本工程中，集料是施工單位通過(guò)招標(biāo)選定符合條件的大型采石場(chǎng)供應(yīng)，且要求采石場(chǎng)所用的振動(dòng)篩與生產(chǎn)拌和設(shè)備所用的熱倉(cāng)振動(dòng)篩篩孔尺寸一致。為加強(qiáng)進(jìn)料關(guān)的管理，除工地試驗(yàn)室對(duì)進(jìn)場(chǎng)材料逐批檢驗(yàn)外，工程單位還在采石場(chǎng)派駐監(jiān)理和材料員，對(duì)生產(chǎn)供應(yīng)的材料進(jìn)行監(jiān)督。為保證進(jìn)場(chǎng)后的各種規(guī)格集料不相互混雜和弄臟，工地瀝青混凝土拌和站對(duì)進(jìn)站道路及貯料場(chǎng)地進(jìn)行了硬化，并在不同規(guī)格的料堆間設(shè)置了隔離墻、搭設(shè)了防雨棚。進(jìn)場(chǎng)集料按《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E42-2005）檢測(cè)，其主要指標(biāo)見(jiàn)表2：

2 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)

2.1 確定礦料配合比

按照《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E42-2005）規(guī)定的方法，對(duì)上述進(jìn)場(chǎng)的各種合格礦料分別取樣進(jìn)行常規(guī)指標(biāo)檢測(cè)和水洗篩分。此時(shí)的控制要點(diǎn)是在料堆上取樣時(shí)一定要取有代表性的樣品，這樣才能確保配合比設(shè)計(jì)的結(jié)果代表真正拌和機(jī)拌和的實(shí)際級(jí)配。根據(jù)各種規(guī)格礦料的篩分結(jié)果，借助電子計(jì)算機(jī)的電子表格用試配法進(jìn)行礦料配合比設(shè)計(jì)。在試配控制過(guò)程中，要力求設(shè)計(jì)級(jí)配曲線(xiàn)與施工要求的級(jí)配范圍的中值線(xiàn)基本重合，且不得有太多的鋸齒形交錯(cuò)和0.3～0.6mm范圍內(nèi)不出現(xiàn)“駝峰”。當(dāng)反復(fù)調(diào)整不能滿(mǎn)意時(shí)，宜更換部分原材料重新設(shè)計(jì)。通過(guò)多次試配，本工程的礦料配合比組成為：9.5～31.5mm碎石24%，9.5～19mm碎石18%，4.75～16mm碎石24%，2.36～9.5mm碎石11%，機(jī)制砂20%，礦粉3%。級(jí)配曲線(xiàn)見(jiàn)圖1：

2.2 確定最佳油石比

根據(jù)《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D50-2006）推薦的油石比范圍并結(jié)合本地的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，選擇了適宜AC-25C型瀝青混合料的油石比估算目標(biāo)值為4.2%。按以上礦料配合比組成，按0.5%的油石比間隔變化，分別以油石比3.2%、3.7%、4.2%、4.7%、5.2%準(zhǔn)備五份目標(biāo)配合比馬歇爾試驗(yàn)用原材料。用試驗(yàn)室的瀝青混合料拌和機(jī)拌制出五種油石比的瀝青混合料，并按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20-2011）規(guī)定的方法，擊實(shí)成型馬歇爾試件，測(cè)定出其各項(xiàng)物理指標(biāo)和力學(xué)性質(zhì)，見(jiàn)表3：

以表3中油石比為橫坐標(biāo)，馬歇爾試驗(yàn)各項(xiàng)指標(biāo)為縱坐標(biāo)，將試驗(yàn)結(jié)果點(diǎn)成圖表，并連成圓滑的曲線(xiàn)圖。分別可由圖得出：a1=3.8%，a2=4.6%，a3=4.1%，a4=4.1%，OACmin=3.5%，OACmax=4.6%。

3 生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)

3.1 確定各熱料倉(cāng)礦料配合比

根據(jù)目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)中的礦料組成比例及瀝青混合料拌和機(jī)的每小時(shí)生產(chǎn)量，分別計(jì)算出各種礦料的每小時(shí)供料量，對(duì)拌和機(jī)反復(fù)進(jìn)行冷料匹配調(diào)試，直至各冷料倉(cāng)的供料量達(dá)到目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)要求。待拌和機(jī)調(diào)試完畢后，開(kāi)機(jī)給熱倉(cāng)供料進(jìn)行取樣，必須從拌和機(jī)二次篩分后進(jìn)入各熱料倉(cāng)的材料中取樣。此時(shí)的控制要點(diǎn)是各熱料倉(cāng)取樣必須取熱料倉(cāng)中部有代表性的料，且取樣至少應(yīng)在干拌5次以后進(jìn)行。取樣后，按照《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E42-2005）規(guī)定的方法，對(duì)各熱倉(cāng)樣品進(jìn)行水洗篩分。根據(jù)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)行熱倉(cāng)礦料配合比的設(shè)計(jì)。在試配控制過(guò)程中，要力求設(shè)計(jì)級(jí)配曲線(xiàn)與施工要求的級(jí)配范圍的中值線(xiàn)基本重合，并且要接近目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)的級(jí)配曲線(xiàn)。通過(guò)多次試配調(diào)整，本工程各熱料倉(cāng)礦料配合比組成為：6號(hào)倉(cāng)∶5號(hào)倉(cāng)∶4號(hào)倉(cāng)∶3號(hào)倉(cāng)∶2號(hào)倉(cāng)∶1號(hào)倉(cāng)∶礦粉=14∶16∶14∶20∶8∶25∶3。級(jí)配曲線(xiàn)見(jiàn)圖2：

3.2 確定生產(chǎn)的最佳油石比

以目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)的最佳油石比4.2%為基準(zhǔn)，按0.3%的油石比間隔變化，分別以3.9%、4.2%、4.5%的油石比和計(jì)算確定的各熱料倉(cāng)礦料配合比準(zhǔn)備三份馬歇爾試驗(yàn)用材料。用試驗(yàn)室的瀝青混合料拌和機(jī)拌制出三種油石比的瀝青混合料，并按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20-2011）規(guī)定的方法進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)。通過(guò)檢測(cè)三種油石比的馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果全部滿(mǎn)足規(guī)范要求，通過(guò)優(yōu)化比較，選擇4.2%為生產(chǎn)最佳油石比。按最佳生產(chǎn)配合比做一組馬歇爾試件，進(jìn)行浸水馬歇爾試驗(yàn)，得出浸水殘留穩(wěn)定度為86%，符合規(guī)范規(guī)定不得小于80%的要求。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4和表5：

4 生產(chǎn)配合比驗(yàn)證

4.1 瀝青混合料油石比和礦料級(jí)配檢測(cè)

按照確定的生產(chǎn)配合比進(jìn)行試拌試鋪，在施工過(guò)程中分別從拌和站和施工現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)取樣，并按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20-2011）規(guī)定的方法采用離心法進(jìn)行抽提試驗(yàn)。經(jīng)多次抽樣檢測(cè)，瀝青混合料的油石比均滿(mǎn)足規(guī)范規(guī)定的±0.3%要求。按照《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E42-2005）規(guī)定的方法，分別對(duì)抽提試驗(yàn)后的礦料進(jìn)行水洗篩分，礦料級(jí)配曲線(xiàn)也全部滿(mǎn)足規(guī)范要求，并且與生產(chǎn)級(jí)配曲線(xiàn)相接近。

4.2 瀝青混合料物理指標(biāo)和力學(xué)性能檢測(cè)

在試拌試鋪施工過(guò)程中分別從拌和站和施工現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)取樣，采用與目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)相同的成型方法制備試件，按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20-2011）規(guī)定的方法進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，檢測(cè)其馬歇爾穩(wěn)定度為13.6kN，浸水殘留穩(wěn)定度為85.7%、空隙率為4.5%，均能滿(mǎn)足規(guī)范要求。

4.3 瀝青混凝土壓實(shí)度檢測(cè)

通過(guò)對(duì)完成的試鋪路段進(jìn)行鉆芯取樣，檢測(cè)其路面壓實(shí)度平均值為98.5%，變異系數(shù)為0.81%，這說(shuō)明施工機(jī)械的類(lèi)型、數(shù)量、組合方式和壓實(shí)工藝均能滿(mǎn)足施工需要。

5 結(jié)語(yǔ)

熱拌瀝青混合料的目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)、生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)及生產(chǎn)配合比驗(yàn)證是一個(gè)完整的整體，只有通過(guò)這三個(gè)階段的設(shè)計(jì)才能找到一個(gè)平衡點(diǎn)，得出一個(gè)材料、性能、經(jīng)濟(jì)各方面都滿(mǎn)意的標(biāo)準(zhǔn)配合比，用以科學(xué)地指導(dǎo)生產(chǎn)施工。

（責(zé)任編輯：周 瓊）