基于AC級配的水泥乳化瀝青砂漿貫入式半柔性路面混合料配合比設(shè)計方法

李會軍　王海有

【摘要】為了解決半柔性路面施工工藝配套復(fù)雜的問題，開發(fā)了一種新的半柔性路面——水泥乳化瀝青砂漿貫入式半柔性路面，針對這種路面施工工藝的特點，闡述了基于AC級配的水泥乳化瀝青砂漿貫入式半柔性路面混合料配合比設(shè)計方法。

【關(guān)鍵詞】水泥乳化瀝青砂漿；貫入式；半柔性路面；混合料；配合比

【Abstract】In order to solve the problem of semi flexible pavement construction technology supporting complex， developed a new semi flexible pavement， cement emulsified asphalt mortar injection type semi flexible pavement， according to the characteristics of this kind of pavement construction technology， this paper expounds the cement emulsified asphalt mortar based on AC grading penetration type semi flexible pavement mixture proportioning design method.

【Key words】Emulsified asphalt cement mortar；Penetration formula；Semi-flexible pavement；Mixture；Mix

1. 前言

（1）以水泥-瀝青復(fù)合材料作為結(jié)合料的路面，兼具剛性路面和柔性路面的優(yōu)點，表現(xiàn)出半剛半柔性的力學(xué)特征，它通常被稱為半柔性路面，又稱為半剛性路面。就世界范圍來看，雖然以水泥-瀝青復(fù)合材料作為膠結(jié)材料的半剛性路面性能優(yōu)良，但是與以（改性）瀝青作為膠結(jié)材料的柔性路面相比，應(yīng)用量少之又少，其原因是施工工藝配套復(fù)雜。為此，開發(fā)了水泥乳化瀝青砂漿貫入式半柔性路面。這種路面的施工方法是：首先把級配碎石攤鋪在下承層上，整平穩(wěn)壓后把拌和好的水泥乳化瀝青砂漿貫入碎石間隙中，然后經(jīng)過養(yǎng)生、碾壓等成型即成為半柔性路面。其施工工藝使配套的施工機(jī)械設(shè)備簡單化、小型化、少量化，容易操作，方便推廣應(yīng)用。

（2）迄今為止， 從施工工藝上講， 國內(nèi)外獲得半剛性路面材料的途徑主要采取二種方式： 一種是“ 柔中摻剛 ”， 即在瀝青混合料母體中摻加剛性材料；另一種是“剛中摻柔”， 即在水泥混凝土拌和物母體中摻加柔性材料。而水泥乳化瀝青砂漿貫入式半剛性路面施工工藝是以攤鋪的“級配碎石”為母體，貫入“剛?cè)嵯酀?jì)”的水泥乳化瀝青砂漿混合料。

2. AC級配的適應(yīng)性

（1）AC級配是連續(xù)級配，它是某一礦質(zhì)混合料在標(biāo)準(zhǔn)篩孔配成的套篩中進(jìn)行篩分時，所得的級配曲線平順圓滑，具有連續(xù)的（不間斷的）性質(zhì)，相鄰粒徑的粒料之間，有一定的比例關(guān)系（按質(zhì)量計），這種由大到小逐級粒徑均有，并按比例互相搭配組成的礦質(zhì)混合料。

（2）AC連續(xù)級配礦質(zhì)混合料是相當(dāng)密實的，以之為基質(zhì)是不能貫入水泥乳化瀝青砂漿的。據(jù)研究，要實現(xiàn)把水泥乳化瀝青砂漿貫入級配碎石間隙的目的，級配碎石的間隙率宜控制在20%～30%。

（3）如果把AC連續(xù)級配礦質(zhì)混合料中不大于2.36mm的礦料去掉，則剩余級配碎石的空隙率一般在20%左右。為了加大剩余級配碎石的空隙率，把2.36mm～4.75mm的礦料要用4.75mm～9.5mm的礦料替代。

（4）由此可見，把去掉AC連續(xù)級配礦質(zhì)混合料中2.36mm～4.75mm的礦料用4.75mm～9.5mm的礦料替代，并且用大于4.75mm的礦質(zhì)級配碎石作為基質(zhì)，貫入水泥乳化瀝青砂漿是可行的。

3. 水泥乳化瀝青砂漿中的礦料

為了保證水泥乳化瀝青砂漿能夠順利地被貫入到級配碎石的間隙中，水泥乳化瀝青砂漿中砂的粒徑不宜大于2.36mm。水泥乳化瀝青砂漿中的砂可用AC連續(xù)級配礦質(zhì)混合料中不大于2.36mm的礦料。

4. 水泥乳化瀝青砂漿貫入式半柔性路面混合料配合比設(shè)計方法

4.1粗集料，細(xì)集料級配設(shè)計。

集料的物理力學(xué)性質(zhì)按《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）中瀝青混合料的要求進(jìn)行控制，級配按照AC要求選擇，并確定集料中各種材料的配合比；≤2.36mm的石料、石屑、礦粉等集料稱為細(xì)集料，>4.75mm的礦石集料稱為粗集料；級配選擇后去掉2.36mm～4.75mm的石料，用等質(zhì)量的4.75mm～9.5mm的石料代換2.36mm～4.75mm的石料。

4.2結(jié)合料的設(shè)計。

（1）第二結(jié)合料選用快凝型水泥，其質(zhì)量符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）的規(guī)定；水泥集料比（水泥與集料的重量百分比）一般為3%～6%，水泥集料比確定后計算水泥用量；水泥采用內(nèi)摻法，即用等質(zhì)量的水泥代替細(xì)集料中的礦粉，水泥作為細(xì)集料的一部分使用。

（2）第一結(jié)合料選用慢裂慢凝型SBR改性乳化瀝青，其質(zhì)量符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）的規(guī)定；取乳化瀝青的蒸發(fā)殘留物，采用《瀝青混合料馬歇爾穩(wěn)定度試驗》（T0709-2011）確定油石比，油石比是指蒸發(fā)殘留物與集料的質(zhì)量百分比，根據(jù)油石比和乳化瀝青中蒸發(fā)殘留物的含量計算出乳化瀝青用量。

4.3水泥乳化瀝青砂漿設(shè)計。

（1）按上述確定的用量比例，取乳化瀝青、含水泥的細(xì)集料以及不同摻量的水，采用《乳化瀝青稀漿封層混合料稠度試驗》（T0751-1993）的方法，稠度值控制在3cm～5cm之間，確定外加用水量；

（2）是否需要使用外加劑、需要使用哪些外加劑以及其用量，如緩凝劑、減水劑或其它添加劑，通過試驗確定；水泥乳化瀝青砂漿的破乳時間控制在至少15分鐘；

（3）根據(jù)馬歇爾試驗、稠度試驗、破乳時間試驗等確定水泥乳化瀝青砂漿配合比即細(xì)集料∶乳化瀝青∶外加水∶外加劑；

（4）施工中含水泥的細(xì)集料應(yīng)保持基本干燥，則水泥乳化瀝青砂漿的試驗配合比可視為施工配合比，它是標(biāo)定稀漿混合料拌和攤鋪機(jī)（也稱稀漿封層機(jī)）的依據(jù)。

4.4混合料配合比設(shè)計示例。

（1）選取AC-20型瀝青混凝土級配碎石，做6cm厚的半柔性路面。

（2）設(shè)計以100Kg集料為例。在100Kg集料中，>4.75mm的石料（10mm～20mm碎石∶4.75mm～9.5m碎石=40∶20）60Kg、2.36mm～4.75mm的石料10Kg、≤2.36mm的石料（米石∶石屑∶礦粉=10∶10∶10）30Kg符合規(guī)范要求。用10Kg 4.75mm～9.5mm的石料等質(zhì)量代替2.36mm～4.75mm的石料，則100Kg集料中，粗集料70Kg、細(xì)集料30Kg。那么，粗集料的配合比變?yōu)椋?0mm～20mm碎石∶4.75mm～9.5mm碎石=40∶30，細(xì)集料的配合比仍為：米石∶石屑∶礦粉=10∶10∶10。

（3）水泥集料比定為3%，則水泥用量為：100Kg×3%=3Kg。

（4）采取內(nèi)摻法，用水泥等質(zhì)量代替礦粉，則細(xì)集料配合比變?yōu)椋好资檬肌玫V粉∶水泥=10∶10∶7∶3。

（5）用乳化瀝青蒸發(fā)殘留物和含水泥的集料做馬歇爾試驗，油石比為5.4%時符合要求。那么，蒸發(fā)殘留物用量為：100Kg×5.4%=5.4Kg。

（6）選用蒸發(fā)殘留物含量為60%的改性乳化瀝青，則改性乳化瀝青用量為：5.4Kg÷60%=9Kg。

（7）用含水泥的細(xì)集料、改性乳化瀝青、水和減水劑做稠度試驗，外加水為細(xì)集料重量的0.1%、減水劑為水泥重量的3%時符合相關(guān)要求。那么，外加水用量為：30Kg×0.1%=3Kg；減水劑用量為：3Kg×3%=0.09Kg。

（8）水泥乳化瀝青砂漿混合料的配合比為：改性乳化瀝青∶細(xì)集料∶外加水∶減水劑=9∶30∶3∶0.09。

5. 結(jié)束語

工程實踐證明，本文介紹的基于AC級配的水泥乳化瀝青砂漿貫入式半柔性路面混合料配合比設(shè)計方法，不但能夠滿足水泥乳化瀝青砂漿貫入式半柔性路面施工工藝的需要，而且所做水泥乳化瀝青砂漿貫入式半柔性路面的使用品質(zhì)優(yōu)良。

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