談市政道路瀝青混凝土路面下面層配合比設(shè)計(jì)

馬 麗 萍

(晉城市市政工程總公司，山西 晉城 048000)

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談市政道路瀝青混凝土路面下面層配合比設(shè)計(jì)

馬 麗 萍

(晉城市市政工程總公司，山西 晉城 048000)

介紹了市政道路瀝青混凝土路面對原材料的要求，分析了某項(xiàng)目AC-25I瀝青混合集料的設(shè)計(jì)指標(biāo)，闡述了瀝青混合料目標(biāo)配合比與生產(chǎn)配合比的設(shè)計(jì)方法，有利于提高瀝青混凝土路面的工程質(zhì)量。

市政道路，路面，瀝青混合料，配合比

0 引言

關(guān)于熱拌瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)方面的課題研究在國內(nèi)外已經(jīng)有幾十年的歷史，隨著市政道路對面層及下面層要求的不斷提高，關(guān)于新型瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)研究也越來越熱門。其配合比設(shè)計(jì)重點(diǎn)包括目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)階段和生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)階段兩部分，能夠有效確保路面符合基本功能和耐久性的需求。當(dāng)前我國市政道路中采取半剛性基層瀝青混凝土結(jié)構(gòu)路面的占有很大部分，其結(jié)構(gòu)分層由上層、中層以及下層構(gòu)成。其中下面層在其結(jié)構(gòu)層的最下部，跟半剛性基層直接相互接觸，能夠較好地對荷載進(jìn)行傳遞。關(guān)于該層的配合比設(shè)計(jì)直接關(guān)系到瀝青路面結(jié)構(gòu)的耐久性、安全性和適用性，因此，必須做好其配合比設(shè)計(jì)和施工。

1 原材料及相關(guān)要求

1.1 瀝青膠結(jié)料及其要求

該工程所在地，夏季比較多雨、冬季比較寒冷，其路面結(jié)構(gòu)受到氣候的嚴(yán)峻考驗(yàn)。根據(jù)其下面層設(shè)計(jì)要求和該項(xiàng)目的材料供應(yīng)情況，下面層選取中國臺(tái)灣國光品牌的AH-70重交瀝青進(jìn)行施工，根據(jù)該材料的具體配置參考技術(shù)規(guī)程進(jìn)行配制。

1.2 石料及其要求

該項(xiàng)目下面層所用的石料為花崗巖，其具有硬度高、紋理粗糙等特性。具體集料各項(xiàng)物理參數(shù)應(yīng)參考技術(shù)規(guī)程要求進(jìn)行配制。對其高溫測試要求，能夠避免其在熱拌施工時(shí)發(fā)生結(jié)構(gòu)性變化。在石料加工中，可以采取干法聯(lián)合除塵等措施，保證石料滿足級配為0.075 mm的設(shè)計(jì)要求。

1.3 天然砂及其要求

考慮到與石料的配合，該項(xiàng)目選用天然砂進(jìn)行組合，其使用能夠有效改善混合料的特性。但是由于天然砂跟瀝青相互粘結(jié)性較差，如果過量摻入，將會(huì)造成混合料的不良性能。另外考慮到天然砂資源供應(yīng)不穩(wěn)定影響因素，該項(xiàng)目施工過程要求盡量少用或不使用天然砂作為細(xì)骨料。該項(xiàng)目具體天然砂技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)必須滿足配合比技術(shù)規(guī)程的要求。

1.4 礦粉及其要求

該項(xiàng)目的下面層瀝青混合集料運(yùn)用石灰?guī)r礦粉作為摻料，滿足潔凈度等指標(biāo)如表1所示，在混合集料攪拌中要嚴(yán)禁拌和回收的粉塵繼續(xù)使用。

表1 礦粉原材料主要技術(shù)指標(biāo)控制

1.5 水泥及其要求

該項(xiàng)目選用的水泥級別是P.O32.5，其摻入能有效改善集料與瀝青的粘結(jié)性能，根據(jù)以往項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)和該項(xiàng)目試驗(yàn)結(jié)果要求水泥原料的殘留穩(wěn)定度要不小于0.85，同時(shí)其凍融劈裂后的殘留強(qiáng)度要不小于0.8。

2 AC-25Ⅰ瀝青混合集料設(shè)計(jì)技術(shù)要求

2.1 主要指標(biāo)規(guī)定

關(guān)于該項(xiàng)目的瀝青拌和要求如表2所示。

表2 瀝青混合集料的拌和技術(shù)控制

2.2 科學(xué)合理的級配配置

科學(xué)的級配選取是確保材料性能的關(guān)鍵條件之一，該項(xiàng)目的級配等級屬于懸浮密實(shí)型，其結(jié)構(gòu)方面存在缺陷，為了更好地獲取較好的配合比,本文依據(jù)以往市政道路項(xiàng)目中的相關(guān)經(jīng)驗(yàn),制定了該項(xiàng)目的級配標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)行0.45次方圖級配進(jìn)行對比分析,具體見圖1。通過曲線能夠發(fā)現(xiàn)該項(xiàng)目配備等級均在Superpave控制范圍之內(nèi),該瀝青混合集料的目標(biāo)級配比較相似于S型，從而能夠運(yùn)用大量的粗集料構(gòu)成結(jié)構(gòu)骨架,進(jìn)而保證瀝青混合集料的適用性和耐久性,同時(shí)還能夠確保其能滿足空隙率的基本要求。

此外，國內(nèi)規(guī)范要求在實(shí)施馬歇爾實(shí)驗(yàn)時(shí)，并為考慮級配選擇過程的影響，當(dāng)確定了混合料類型之后，對其配合比進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)必須合理地調(diào)整各構(gòu)成成分的比重，同時(shí)對各組分的級配比例進(jìn)行調(diào)整，使其滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。當(dāng)前，美國地區(qū)使用比較多的方法為Superpave混合料設(shè)計(jì)法，不但要求原材料試驗(yàn)情況，還要盡可能劃定級配的范圍，同時(shí)要參考體積指標(biāo)對其級配進(jìn)行選擇。

該工程中沒有設(shè)定嚴(yán)格的配合比設(shè)計(jì)固定比例，也未提出級配必須趨于中值，這就要求在設(shè)計(jì)配合比時(shí)要盡可能選用合適的原材，進(jìn)而促使級配趨于最佳。

3 市政道路項(xiàng)目下面層配合比的設(shè)計(jì)

3.1 瀝青混合料目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)

1)選擇合理的級配。

依據(jù)以往市政建設(shè)的大量配合比目標(biāo)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，初步必須確定油石比，通常其比值為0.042，并進(jìn)行試驗(yàn)確定最優(yōu)級配。調(diào)整各組成材料的級配、比例等，觀察試驗(yàn)曲線，得出最佳級配。本工程項(xiàng)目中由于選用的級配空隙率比較大，造成飽和度跟規(guī)范和設(shè)計(jì)不符。

鑒于上述問題，該項(xiàng)目又通過合理的級配摻入試驗(yàn)，分別選用8%與10%的級配，制作了4組級配，結(jié)果向著未摻砂的級配靠近。通過四組級配進(jìn)行對比選出最佳的瀝青設(shè)計(jì)級配組成,同時(shí)要對級配曲線進(jìn)行觀察，避免其超出控制曲線范圍。

2)適當(dāng)油量的選定。

a.最佳油石比的確定。依據(jù)該瀝青混合料的比例設(shè)計(jì)5種油石比例，分別為0.047，0.052，0.057，0.042，0.037。并將其進(jìn)行試驗(yàn)，通過試驗(yàn)對比五種比例的試件密度情況、穩(wěn)定度情況、流值情況等參數(shù)內(nèi)容。通過對比發(fā)現(xiàn)最大密度、穩(wěn)定度最佳和空隙率最佳的油石比分別為：0.047，0.042與0.046三種，對其取均值可得0.045，并將其定為初始最佳油石比。同時(shí)結(jié)合工程環(huán)境等實(shí)際經(jīng)驗(yàn)值情況，取0.044為最終值。b.對其進(jìn)行水穩(wěn)定性和高溫穩(wěn)定性試驗(yàn)驗(yàn)證。通過實(shí)施最佳油石比配置的混合集料在浸水馬歇爾、凍融劈裂、高溫車轍等試驗(yàn)作用下，分別對其強(qiáng)度、穩(wěn)定性等多項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行對比研究。

經(jīng)過混合料級配對比試驗(yàn)以及該項(xiàng)目對AC-25I型瀝青混合料進(jìn)行的各項(xiàng)指標(biāo)研究發(fā)現(xiàn)，其穩(wěn)定性、劈裂強(qiáng)度、水穩(wěn)定性、高溫穩(wěn)定性等均滿足工程設(shè)計(jì)和規(guī)范的要求。

3.2 瀝青混合料生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)

1)瀝青混合料生產(chǎn)級配的確定。

依據(jù)目標(biāo)配合比所設(shè)計(jì)出的各組分比例情況，對礦料實(shí)施干拌，并通過二次篩之后實(shí)施篩分試驗(yàn)，分別對不同材料重量比例進(jìn)行記錄。依據(jù)各熱料倉材料及其篩分結(jié)果，全面對目標(biāo)配合比進(jìn)行分析和研究。制備5組配合比進(jìn)行試驗(yàn)，通過試驗(yàn)分析該配合比滿足要求。

2)生產(chǎn)用配合比用油量比例設(shè)計(jì)。

選定其用油量。根據(jù)目標(biāo)配合比中選定的0.044±0.3%等三類油石比進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，具體實(shí)驗(yàn)包括馬氏體積指標(biāo)試驗(yàn)和馬歇爾試驗(yàn)兩種，通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)與曲線對比確定最佳油石比為4.4%，用油量達(dá)到4.2%，試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)各項(xiàng)指標(biāo)良好。

4 結(jié)語

根據(jù)本文對某市政道路工程項(xiàng)目中所用的瀝青混凝土路面下面層配合比設(shè)計(jì)研究，主要結(jié)論包括如下：

1)在當(dāng)前正在建設(shè)的工程項(xiàng)目中，合理的級配對下面層瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)至關(guān)重要，要根據(jù)工程實(shí)際適當(dāng)放寬級配要求，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值、試驗(yàn)等步驟確定最佳級配。此外，更要加強(qiáng)在技術(shù)條件方面的支持，如在進(jìn)行最佳級配選取的過程中選取能夠體現(xiàn)當(dāng)?shù)夭牧闲阅?，并參考大量的工程?shí)踐數(shù)據(jù)，為推動(dòng)市政道路瀝青混合料配合比提供指導(dǎo)。

2)通過摻砂量和油石比的相關(guān)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，砂的摻入能夠較好地提高混合料的擊實(shí)性能，合理地?fù)郊犹烊簧澳軌虼_保路面施工過程具有較好的和易性，同時(shí)還能確保其施工的質(zhì)量。

[1] 盧雄強(qiáng).舊瀝青混凝土路面瀝青罩面改造研究[J].湖南力學(xué)，2012(4)：123-124.

[2] 職雨風(fēng)，張肖寧.利用FWD對瀝青混凝土路面質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)[J].道路，2014(7)：167-168.

Discussion on bottom asphalt concrete pavement layer mixing proportion design of municipal road

Ma Liping

(Jincheng Municipal Engineering Corporation, Jincheng 048000, China)

The paper introduces raw material demands of municipal road asphalt concrete pavement, analyzes the design indicators of the project AC-25I asphalt mixture aggregate, and describes design methods of asphalt mixture targeting mixing proportion and producing mixing proportion, which will be good for improving asphalt concrete pavement engineering quality.

municipal road, pavement, asphalt mixture, mixing proportion

1009-6825(2017)12-0131-02

2017-02-20

馬麗萍(1979- )，女，工程師，一級建造師

U416.2

A