排水瀝青混合料的礦料級(jí)配設(shè)計(jì)方法優(yōu)化

郭宏坤　（中鐵四局集團(tuán)第一工程有限公司，安徽　合肥　230041）

排水瀝青混合料的礦料級(jí)配設(shè)計(jì)方法優(yōu)化

郭宏坤（中鐵四局集團(tuán)第一工程有限公司，安徽合肥230041）

文章在排水瀝青混合料礦料級(jí)配骨架-空隙結(jié)構(gòu)基本特點(diǎn)基礎(chǔ)上，介紹礦料級(jí)配設(shè)計(jì)的流程。結(jié)合長(zhǎng)沙黎托路排水瀝青路面施工，實(shí)例闡述排水瀝青混合料礦料級(jí)配設(shè)計(jì)方法優(yōu)化試驗(yàn)過(guò)程。該方法采用暫定級(jí)配確定控制瀝青用量的方法，可以避免排水瀝青混合料配合比最佳瀝青用量確定時(shí)多級(jí)配、不同瀝青用量的混合料拌制工作，減小析漏試驗(yàn)組數(shù)，且不影響結(jié)果選定。優(yōu)化的方法使礦料級(jí)配設(shè)計(jì)從半定量走向定量，從經(jīng)驗(yàn)走向科學(xué)，具有參考價(jià)值。

排水瀝青路面；混合料；礦料級(jí)配；優(yōu)化設(shè)計(jì)

0　引述

排水瀝青混合料配合比應(yīng)結(jié)合工程地域氣候和交通條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，避免材料性能的欠缺而引起早期破壞現(xiàn)象和排水、降噪功能的快速減退。礦料級(jí)配設(shè)計(jì)是瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)科研、生產(chǎn)及應(yīng)用中的一個(gè)基本問(wèn)題。礦料合成級(jí)配中各篩孔礦料對(duì)排水瀝青混合料的空隙率、穩(wěn)定度和流值等指標(biāo)起著決定性影響。下面結(jié)合長(zhǎng)沙黎托路排水瀝青路面施工，介紹排水瀝青混合料配合比的礦料級(jí)配設(shè)計(jì)方法。

1　礦料級(jí)配的特點(diǎn)

排水瀝青混合料為骨架-空隙結(jié)構(gòu)，屬于連續(xù)開(kāi)級(jí)配的混合料結(jié)構(gòu)，礦料中粗集料較多，形成骨架，細(xì)集料較少，不足以填滿(mǎn)空隙。礦料形成石于石接觸的骨架結(jié)構(gòu)，要求混合料中粗集料骨架空隙率VCAmin比粗集料骨架空隙率VCADRC小或接近。而4.75mm～2.36mm通過(guò)率差值大小對(duì)骨架的撥開(kāi)程度影響較大，粗集料拔開(kāi)系數(shù)應(yīng)控制在1.15以?xún)?nèi)［1］。空隙率是排水瀝青混合料的主要控制指標(biāo)，空隙率大小主要取決于集料的級(jí)配組成、顆粒形狀、瀝青用量以及混合料的壓實(shí)程度。其中，礦料級(jí)配組成是控制混合料空隙率大小的首要因素。

?？∶鞯热送ㄟ^(guò)正交試驗(yàn)分析了級(jí)配對(duì)排水性瀝青混合料空隙率的影響，結(jié)果表明：粗集料（4.75mm以上）含量對(duì)空隙率影響最顯著，粗集料含量每增加5%，空隙率增加約3%；其次是4.75～9.5mm骨料含量，最后是瀝青用量［2］。

針對(duì)最大粒徑13.2mm的排水瀝青混合料，采用規(guī)范推薦的級(jí)配范圍，試驗(yàn)研究9.5mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm和0.075mm篩孔通過(guò)率對(duì)空隙率指標(biāo)的影響，結(jié)果表明［3］：2.36mm篩孔通過(guò)率是影響排水性混合料空隙率和連通空隙率的關(guān)鍵篩孔，在推薦級(jí)配范圍內(nèi)2.36mm篩孔通過(guò)率每增加1%，空隙率將隨之減小1%左右，同時(shí)空隙率與連通空隙率之間存在良好的相關(guān)性。因此在進(jìn)行級(jí)配設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)通過(guò)調(diào)整2.36mm篩孔通過(guò)率使之滿(mǎn)足空隙率的要求。

2　礦料級(jí)配設(shè)計(jì)的流程

長(zhǎng)沙黎托路排水瀝青混合料礦料級(jí)配設(shè)計(jì)中，提出以2.36mm篩孔的通過(guò)率在15±3%左右暫定3個(gè)級(jí)配，采用析漏試驗(yàn)確定控制瀝青用量，檢測(cè)馬歇爾試件空隙率。根據(jù)2.36mm篩孔通過(guò)率同空隙率的關(guān)系對(duì)集料級(jí)配進(jìn)行調(diào)整，來(lái)選定合成級(jí)配和冷料的配合比。具體設(shè)計(jì)流程如下。

圖1　礦料級(jí)配設(shè)計(jì)流程示意圖

3　礦料級(jí)配設(shè)計(jì)試驗(yàn)

排水瀝青混合料礦料級(jí)配的確定與目標(biāo)空隙率密切相關(guān)，目標(biāo)空隙率取值應(yīng)根據(jù)建設(shè)所在地的暴雨強(qiáng)度和是否屬?lài)?yán)寒地區(qū)來(lái)確定。長(zhǎng)沙降雨強(qiáng)度入滲強(qiáng)度W≥2mm/min，目標(biāo)空隙率選取20%。

3.1瀝青和集料

試驗(yàn)使用集料為長(zhǎng)沙坪塘玄武巖，礦粉采用石灰?guī)r磨細(xì)粉，高粘度瀝青采用江蘇寶利高粘度改性瀝青。瀝青和集料的主要技術(shù)指標(biāo)分別見(jiàn)表1和表2。

某藻水分離站低藍(lán)藻密度藻漿的藻水分離結(jié)果　表1

集料的主要技術(shù)指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果　表2

3.2試驗(yàn)級(jí)配計(jì)算

試驗(yàn)級(jí)配以2.36mm篩孔通過(guò)量14.7%為基準(zhǔn)，在此基準(zhǔn)上±3%為目標(biāo)設(shè)定3種級(jí)配。礦料配合比及合成級(jí)配曲線圖如表3及圖2所示。

礦料配合比及合成級(jí)配　表3

圖2　礦料合成級(jí)配曲線

3.3析漏試驗(yàn)

拌制3種級(jí)配4.4%、4.7%、5.0%、5.3%、5.6%瀝青用量的混合料，采用"搪瓷盤(pán)法"測(cè)定瀝青混合料的黏附損失，試驗(yàn)溫度為185℃±2℃。析漏試驗(yàn)結(jié)果如表4及圖3所示。

3種試驗(yàn)級(jí)配析漏試驗(yàn)結(jié)果　表4

圖3　3種試驗(yàn)級(jí)配析漏試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)以上的結(jié)果，3種級(jí)配的控制瀝青量分別為：下方級(jí)配=4.6%、中央級(jí)配=4.8%、上方級(jí)配= 5.0%。

3.4確定目標(biāo)空隙率對(duì)應(yīng)2.36mm通過(guò)量

以控制瀝青量進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，2.36mm通過(guò)質(zhì)量百分率與空隙率曲線如圖4所示。

圖4　2.36mm通過(guò)率和空隙率關(guān)系曲線

根據(jù)以上的結(jié)果，排水性瀝青混合料目標(biāo)空隙率20%左右時(shí)得到的2.36mm通過(guò)量約為13.7%。

3.5選定合成級(jí)配和冷料配比

以2.36mm通過(guò)質(zhì)量百分率與空隙率曲線關(guān)系，找出與目標(biāo)空隙率20%一致的2.36mm通過(guò)率為13.7%，然后根據(jù)2.36mm篩孔通過(guò)率同空隙率的關(guān)系對(duì)集料級(jí)配進(jìn)行調(diào)整，來(lái)選定合成級(jí)配和冷料的配合比，選定合成級(jí)配和冷料的配合比見(jiàn)表5。

選定合成級(jí)配和冷料的配合比　表5

4　結(jié)　語(yǔ)

①采用與當(dāng)?shù)氐谋┯陱?qiáng)度相匹配的目標(biāo)空隙率選定2.36mm通過(guò)率進(jìn)行礦料級(jí)配設(shè)計(jì)，一方面可以降低降低路面造價(jià)，另一方面可以提高路面使用性能與壽命。

②采用暫定3級(jí)配先進(jìn)行析漏試驗(yàn)確定控制瀝青用量的方法，可以避免最佳瀝青用量確定時(shí)多級(jí)配、不同瀝青用量的混合料拌制工作，減小析漏試驗(yàn)組數(shù)，且不影響結(jié)果選定。

③2.36mm和4.75mm篩孔通過(guò)率之差決定整個(gè)混合料的骨架結(jié)構(gòu)形成，在選擇排水性瀝青混合料級(jí)配時(shí)，應(yīng)該盡量減少2.36mm和4.75mm篩孔通過(guò)率之差，宜控制在7%～10%之間。

［1］王玉果，李斌.2.36～4.75mm材料對(duì)瀝青混合料性能指標(biāo)影響分析［A］.全國(guó)公路建設(shè)和養(yǎng)護(hù)優(yōu)秀論文集［C］.2010.

［2］?？∶鳎w平均，許永明.排水性瀝青混合料抗滑層設(shè)計(jì)方法研究［J］.西安公路交通大學(xué)學(xué)報(bào)，1997（1）.

［3］邢明亮，陳拴發(fā)，陳華鑫，王秉綱.級(jí)配組成對(duì)排水性混合料空隙率影響研究［J］.武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2009（17）.

U416.217

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1007-7359（2016）04-0184-02

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.04.072

郭宏坤（1973-），男，安徽肥東人，畢業(yè)于安徽建筑大學(xué)，本科，高級(jí)工程師。