瀝青混合料GAC-25試驗(yàn)段生產(chǎn)級(jí)配控制分析

白亞光，張曉良，曹勝杰，王衛(wèi)雷，唐 平，磨煉同

(1.中交第二公路工程局有限公司，西安 710065；2.武漢理工大學(xué)硅酸鹽建筑材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430070)

級(jí)配設(shè)計(jì)是指各種粒徑的礦料如粗集料、細(xì)集料、填料按照一定的比例搭配以滿足特定的合成級(jí)配要求，其是瀝青混合料中最重要的環(huán)節(jié)之一。礦料的合成級(jí)配對(duì)瀝青混合料的性能有巨大的影響，直接影響混合料的密度、孔隙率、流值、動(dòng)穩(wěn)定度等，合成級(jí)配的改變使礦料比面積發(fā)生變化，還會(huì)對(duì)瀝青用量造成影響，從而影響路面造價(jià)[1-4]。礦料的合成級(jí)配決定了瀝青混合料的組成和骨架結(jié)構(gòu)，如懸浮密實(shí)型結(jié)構(gòu)、骨架空隙型結(jié)構(gòu)和骨架密實(shí)型結(jié)構(gòu)等[5,6]。瀝青混合料的骨架作用對(duì)路用性能的影響很大，尤其對(duì)高溫穩(wěn)定性的影響尤為顯著，研究表明骨架作用對(duì)瀝青高溫性能的貢獻(xiàn)率達(dá)到70%以上[6]。礦料級(jí)配的穩(wěn)定性尤為重要，級(jí)配的大幅波動(dòng)會(huì)影響混合料的使用性能，因此瀝青混合料在拌合樓拌合過程中嚴(yán)格將級(jí)配的變異控制在合理范圍內(nèi)對(duì)提高瀝青混合料路用性能和延長(zhǎng)路面使用年限等方面具有重要意義。該文從瀝青拌合樓生產(chǎn)配比檢驗(yàn)、冷料取樣篩分、熱料取樣篩分和燃燒篩分等方面綜合分析了揭惠高速公路LM2標(biāo)瀝青下面層試驗(yàn)段生產(chǎn)與施工期間級(jí)配波動(dòng)，并對(duì)收集的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，為以后瀝青混合料生產(chǎn)和施工過程中控制礦料級(jí)配的穩(wěn)定提供技術(shù)參考。

1 試驗(yàn)段級(jí)配控制

1.1 拌合樓生產(chǎn)配比檢驗(yàn)

瀝青混合料拌合樓是由很多機(jī)械設(shè)備組成的設(shè)備組群。在運(yùn)行過程中，料倉(cāng)分隔不嚴(yán)、料斗滲漏、礦粉供料不足、礦料供料不足等原因?qū)⒁馂r青混合料礦料級(jí)配變異性[7]。因此為了將瀝青拌合樓本身引起的級(jí)配變異性降到最低，拌和樓須按試驗(yàn)室提供的生產(chǎn)配合比進(jìn)行生產(chǎn)，通過逐盤計(jì)算各材料質(zhì)量反算材料用量比例是否與生產(chǎn)配合比一致。該文分析方法以拌和樓設(shè)計(jì)每盤集料質(zhì)量為參考，將不同集料、填料和瀝青質(zhì)量換算成百分比，根據(jù)生產(chǎn)配合比要求，計(jì)算出每檔集料的設(shè)計(jì)質(zhì)量。然后根據(jù)拌和樓輸出的各粒徑礦料的實(shí)際用量數(shù)據(jù)計(jì)算平均用量與設(shè)計(jì)質(zhì)量的差值并分析其變異性。

表1為揭惠高速LM2標(biāo)瀝青下面層瀝青混合料拌合樓生產(chǎn)配合比波動(dòng)情況。隨機(jī)選取40盤生產(chǎn)數(shù)據(jù)，分析結(jié)果表明拌合樓實(shí)際生產(chǎn)配合比與設(shè)計(jì)生產(chǎn)配比接近，偏差較小，填料和瀝青質(zhì)量控制精確，各檔集料含量偏差在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)。圖1和圖2為揭惠高速公路LM2標(biāo)瀝青下面層試驗(yàn)段生產(chǎn)的306盤瀝青混合料中不同粒徑集料、填料和瀝青的質(zhì)量變化。從圖1可以看出粒徑為22～30 mm的集料A各盤質(zhì)量出現(xiàn)了較大偏差，其熱料設(shè)計(jì)用量為14%，生產(chǎn)時(shí)主要集中在13.5%至16.5%之間波動(dòng)，平均值14.7%，整體來說略高于設(shè)計(jì)值，局部大于16%的盤數(shù)較少，上下波動(dòng)1%～2%對(duì)瀝青混合料整體影響在可控范圍，可進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整對(duì)該集料用量進(jìn)行精確控制。粒徑為11～22 mm和5.5～11 mm的集料B和C用量較多，設(shè)計(jì)值分別達(dá)到了30%和21%，各盤所占比例波動(dòng)范圍分別為29%～31%和20%～22%，生產(chǎn)用量控制較好，均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。粒徑為3.5～5.5 mm的集料D設(shè)計(jì)用量為5%，用量相對(duì)很少，生產(chǎn)時(shí)可控制在4.5%～5.5%之間波動(dòng)，平均值5%，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

表1 LM2標(biāo)瀝青下面層瀝青混合料拌合樓級(jí)配變化程度

圖2中的0～3.5 mm細(xì)集料設(shè)計(jì)用量為26%，生產(chǎn)時(shí)主要在25%至27%之間波動(dòng)，平均值25.9%，偏差較小。礦粉和水泥兩種填料在各盤中設(shè)計(jì)比例分別為2.5%和1.5%，從圖中可以看出礦粉和水泥所占比例生產(chǎn)控制范圍分別為2.4%～2.6%和1.4%～1.7%，其總用量達(dá)到設(shè)計(jì)要求且偏差較小。瀝青用量在各生產(chǎn)盤數(shù)中的質(zhì)量變化小，其生產(chǎn)用量控制較為精確，在3.8%～4.2%之間，平均用量與設(shè)計(jì)用量一致，均為4.0%。

1.2 冷料取樣篩分檢驗(yàn)

在瀝青混合料生產(chǎn)期間，在冷料倉(cāng)傳送帶端頭取混合好的集料，通過取樣篩分檢驗(yàn)19 mm，9.5 mm，4.75 mm和2.36 mm關(guān)鍵篩孔通過率，檢驗(yàn)所上冷料級(jí)配與不含礦粉的目標(biāo)合成級(jí)配是否接近，以減少生產(chǎn)時(shí)出現(xiàn)等料溢料問題。表2為揭惠高速LM2標(biāo)試驗(yàn)段冷料篩分結(jié)果與目標(biāo)配合比對(duì)比結(jié)果。從表2中可以看到試驗(yàn)段冷料篩分結(jié)果與目標(biāo)配合比相吻合，在19 mm、9.5 mm、4.75 mm和2.36 mm關(guān)鍵篩孔通過率偏差較小，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)配合比上料要求。

表2 試驗(yàn)段冷料篩分結(jié)果與目標(biāo)配合比對(duì)比 w/%

1.3 熱料取樣篩分檢驗(yàn)

在生產(chǎn)結(jié)束后將剩余熱料逐倉(cāng)卸到裝載機(jī)，裝載機(jī)在指定位置卸料后，在料堆上按四分法，且每一分三個(gè)方位取樣，共計(jì)12點(diǎn)取樣后混合均勻，確保取樣的代表性。通過熱料篩分，按生產(chǎn)配合比合成級(jí)配，檢驗(yàn)關(guān)鍵篩孔通過率。表3為試驗(yàn)段施工熱料取樣篩分與生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)熱料篩分對(duì)比分析結(jié)果，試驗(yàn)段施工熱料取樣篩分結(jié)果表明,各倉(cāng)熱料級(jí)配與生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)時(shí)的熱料篩分結(jié)果基本一致，主要偏差出現(xiàn)在5#倉(cāng)(3.5～5.5 mm)的4.75 mm通過率較低，但因其在配合比中用量少，對(duì)合成級(jí)配影響小。

表3 試驗(yàn)段施工熱料取樣篩分與生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)熱料篩分對(duì)比分析 w/%

注明：A為生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)熱料篩分；B為試驗(yàn)段施工熱料取樣篩分；C為目標(biāo)合成級(jí)配；D為生產(chǎn)合成級(jí)配；E為試驗(yàn)段合成級(jí)配。

1.4 燃燒篩分檢驗(yàn)

為了保證瀝青混合料燃燒樣品的代表性，瀝青混合料取樣檢測(cè)試驗(yàn)應(yīng)統(tǒng)一在瀝青攤鋪機(jī)后方靠中間部位取樣，鏟取已攤鋪未碾壓瀝青混合料不少于3處，取樣后再?gòu)穆菪沽掀魈幦×匣靥睢Ｔ谑┕み^程中分別對(duì)第8車和18車瀝青混合料取樣進(jìn)行燃燒分析。為保證取樣代表性，選擇取攤鋪機(jī)后方中間位置取樣，不得在料車和瀝青攤鋪機(jī)螺旋喂料器取料。表4為瀝青混合料取樣燃燒結(jié)果與合成級(jí)配對(duì)比結(jié)果，燃燒篩分結(jié)果與生產(chǎn)合成級(jí)配基本一致，在關(guān)鍵篩孔通過率上偏差較小，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

表4 瀝青混合料取樣燃燒結(jié)果與生產(chǎn)合成級(jí)配對(duì)比 w/%

注明：C為目標(biāo)合成級(jí)配；D為生產(chǎn)合成級(jí)配；E為試驗(yàn)段合成級(jí)配。

2 結(jié) 論

從拌合樓生產(chǎn)配比檢驗(yàn)、冷料取樣篩分、熱料取樣篩分和燃燒篩分等方面綜合分析了揭惠高速公路LM2標(biāo)瀝青下面層試驗(yàn)段生產(chǎn)與施工期間級(jí)配波動(dòng)，基于前述檢測(cè)數(shù)據(jù)得到以下結(jié)論：

a.瀝青拌和樓對(duì)不同規(guī)格集料、填料和瀝青稱取達(dá)到生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)要求，整體控制精度高，特別在瀝青、填料和細(xì)料用量上得到很好的保證。3.5～5.5 mm粒徑集料設(shè)計(jì)用量相對(duì)很少，但生產(chǎn)用量控制好，沒有出現(xiàn)較大偏差。22～33 mm粒徑集料有較大波動(dòng)，可進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，優(yōu)化控制集料所占比例。

b.冷料篩分檢驗(yàn)結(jié)果與目標(biāo)配合比相吻合，在19 mm，19 mm，9.5 mm，4.75 mm和2.36 mm關(guān)鍵篩孔通過率偏差較小，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)配合比上料要求。

c.熱料取樣篩分結(jié)果表明各倉(cāng)熱料級(jí)配與生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)時(shí)的熱料篩分結(jié)果基本一致，主要偏差出現(xiàn)在5#倉(cāng)(3.5～5.5 mm)的4.75 mm通過率較低，但因其在配合比中用量少，對(duì)合成級(jí)配影響小。

d.燃燒篩分結(jié)果與生產(chǎn)合成級(jí)配基本一致，在關(guān)鍵篩孔通過率上偏差較小，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

[1] 彭 浩,王福成,楊 濤,等.礦料級(jí)配對(duì)瀝青混合料路用性能影響的試驗(yàn)分析[J].公路工程,2013,38(2):36-39.

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