鋼橋面澆注式瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)研究
——以福鼎八尺門大橋?yàn)槔?/h1>
2020-12-08 01:35:44鄭彧
福建建筑 2020年11期
鄭 彧
(福州市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院 福建福州 350108)
0 引言
澆注式瀝青混合料，是高瀝青含量、高礦粉含量、高拌合溫度及無(wú)需碾壓，靠自身流動(dòng)性攤鋪而成的一種瀝青混合料。澆注式瀝青混合料的空隙率幾乎為零，它以其良好的隨從變形能力、抗老化能力和密實(shí)防水等特點(diǎn)，在鋼橋面鋪裝中得到廣泛應(yīng)用，如江陰長(zhǎng)江大橋、東海大橋、安慶長(zhǎng)江大橋、泰州長(zhǎng)江大橋等[1]。
本文以福鼎八尺門大橋?yàn)槔瑢?duì)澆注式瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)展開研究。首先，原材料因地制宜，就地取材，并結(jié)合以往工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)原材料進(jìn)行充分比選。其次，關(guān)注路用性能，通過貫入度試驗(yàn)、劉埃爾試驗(yàn)，初步確定澆注式瀝青混合料的級(jí)配形式和最佳油石比；再采用低溫彎曲試驗(yàn)，驗(yàn)證配合比是否滿足要求，最終確定澆注式瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)方案。
從目前國(guó)內(nèi)外鋼橋面澆注式瀝青混凝土使用情況看，高溫性能不足是其最主要的缺點(diǎn)。如江陰長(zhǎng)江大橋在通車不久后就出現(xiàn)明顯的車轍、擁包等病害；國(guó)外澆注式鋼橋面鋪裝也存在類似問題，如德國(guó)境內(nèi)的大部分澆注式瀝青混凝土鋪裝也存在明顯的車轍病害[2]。該項(xiàng)目所在地福鼎地區(qū)，夏天最高室外氣溫達(dá)到35℃，據(jù)推算鋼橋面溫度可達(dá)60℃以上。因此，“高溫性能和施工和易性為主，低溫性能為輔”是該項(xiàng)目澆注式瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)主要原則。
1 工程背景
八尺門大橋主橋結(jié)構(gòu)形式為(33+67+200)m獨(dú)塔單索面混合梁斜拉橋，全橋鋼箱梁總長(zhǎng)183m，為帶翼緣流線型截面，鋼橋面鋪裝采用瀝青混凝土鋪裝，鋪裝面積約5000m2。鋼箱梁采用正交異性結(jié)構(gòu)鋼橋面板，面板厚16mm。
澆注式瀝青混凝土在鋼橋面鋪裝中應(yīng)用，由早期的單層鋪裝，如江陰長(zhǎng)江大橋、重慶鵝公巖大橋，發(fā)展到如今多數(shù)作為雙層鋪裝的下層結(jié)構(gòu)[3]，如泰州長(zhǎng)江大橋、南京四橋等。近年“下面層澆注式瀝青混合料GA+上面層SMA”鋪裝組合已成為鋼橋面鋪裝的主流，GA和SMA兩種不同的混合料特性在不同鋪裝層位中發(fā)揮著不同的作用，取得了良好的使用效果。通過綜合比較鋪裝結(jié)構(gòu)的路用性能、施工控制、經(jīng)濟(jì)性、工期、養(yǎng)護(hù)等因素，該項(xiàng)目鋼橋面鋪裝方案采用防水粘結(jié)層+35mm澆注式瀝青混凝土+粘層+35mm高彈改性瀝青SMA-10，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。本文針對(duì)下層澆注式瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)展開研究。
圖1 鋪裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖
2 澆注式瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)
各國(guó)澆注式瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)方法均有所不同：德國(guó)采用40℃下的貫入度和貫入度增量作為評(píng)價(jià)指標(biāo)；日本采用貫入度、動(dòng)穩(wěn)定度作為評(píng)價(jià)指標(biāo)；英國(guó)采用硬度指數(shù)、動(dòng)穩(wěn)定度、車轍深度、車轍率作為評(píng)價(jià)指標(biāo)[4]。我國(guó)經(jīng)過多年的研究和大量工程經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出鋼橋面澆注式瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)流程，目前已形成規(guī)范[5]：
(1)對(duì)原材料進(jìn)行性能試驗(yàn)比選，如集料、礦粉、瀝青結(jié)合料。
(2)先根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)預(yù)估油石比，選取集料合成3組不同級(jí)配，進(jìn)行貫入度試驗(yàn)和劉埃爾試驗(yàn)。
(3)根據(jù)貫入度、貫入度增量及劉埃爾值，確定初選級(jí)配。
(4)以預(yù)估油石比作為中值，按±0.2%變化，取5個(gè)不同瀝青用量，再次進(jìn)行貫入度試驗(yàn)和劉埃爾試驗(yàn)，初步確定最佳油石比。
(5)根據(jù)初步確定的最佳油石比和級(jí)配成型試件進(jìn)行低溫彎曲試驗(yàn)，驗(yàn)證其低溫性能，最終確定配合比方案。
2.1 原材料要求
(1)瀝青結(jié)合料
澆注式瀝青混合料瀝青含量高，瀝青和細(xì)集料形成的瀝青膠漿，直接影響澆注式瀝青混合料的性能，而瀝青又決定著膠漿的性能[6]，瀝青的粘彈性決定著它抵抗永久變形能力，澆注式瀝青混合料的高拌和溫度對(duì)瀝青的抗老化能力提出了更高要求，瀝青的硬度對(duì)混合料的流動(dòng)性也有所影響，因此瀝青的選擇至關(guān)重要。目前，澆注式瀝青混合料常用的瀝青結(jié)合料主要有3類：①聚合物改性瀝青；②聚合物改性瀝青與天然瀝青復(fù)合改性瀝青；③道路石油瀝青與天然瀝青復(fù)合改性瀝青。摻配天然瀝青(主要采用湖瀝青)目的在于提高瀝青結(jié)合料的高溫性能，但常溫或低溫下的脆性也限制了它在鋼橋面鋪裝中應(yīng)用。同時(shí)，天然瀝青雜質(zhì)較多，影響瀝青性能穩(wěn)定性，且大規(guī)模開采天然瀝青不利于環(huán)境保護(hù)。該項(xiàng)目經(jīng)過綜合比選后，采用高強(qiáng)聚合物改性瀝青，技術(shù)指標(biāo)如表1所示，滿足技術(shù)要求。
表1 高強(qiáng)聚合物改性瀝青技術(shù)指標(biāo)
(2)集料和填料
集料是鋼橋面鋪裝中的主要原材料之一，在大跨徑鋼橋的設(shè)計(jì)中，為減輕鋼橋面鋪裝恒載，并保證路用性能，需選用質(zhì)地堅(jiān)硬、致密、顆粒形狀好、與瀝青有良好粘結(jié)性的石料。該項(xiàng)目采用的集料為福鼎霞浦本地產(chǎn)玄武巖：玄武巖碎石5mm～10mm、玄武巖機(jī)制砂0mm～5mm，礦粉采用石灰?guī)r礦粉，篩分結(jié)果如表2所示，主要性能檢測(cè)結(jié)果如表3所示。
表2 集料篩分結(jié)果 %
表3 集料檢測(cè)結(jié)果
(3)級(jí)配形式
澆注式瀝青混合料為懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)，級(jí)配以細(xì)集料為主，最大粒徑一般不超過10mm，0.075mm通過率高達(dá)25%左右。關(guān)鍵篩孔4.75mm和0.075mm通過率分別反映的是粗細(xì)比和粉膠比。粗細(xì)比和粉膠比是澆注式瀝青混合料性能的關(guān)鍵影響因素[7]。該項(xiàng)目根據(jù)現(xiàn)有集料篩分結(jié)果，調(diào)整不同礦料比例，配制出細(xì)、中、粗3種級(jí)配，同時(shí)保證配制的級(jí)配落在技術(shù)要求的GA-10范圍內(nèi)。3種不同級(jí)配形式詳見表4，級(jí)配曲線詳見圖2。
表4 級(jí)配形式 %
圖2 三種級(jí)配曲線
2.2 配合比設(shè)計(jì)
2.2.1初選級(jí)配
針對(duì)澆注式瀝青混合料特點(diǎn)，配合比設(shè)計(jì)首先要滿足混合料流動(dòng)性和高溫性能。參考國(guó)內(nèi)類似工程經(jīng)驗(yàn)，澆注式瀝青混合料最佳油石比基本在7.0%～9.0%之間，故，本研究初擬油石比7.8%，根據(jù)以上3組級(jí)配進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)，即劉埃爾試驗(yàn)和貫入度試驗(yàn)，混合料拌和溫度240℃，因福鼎地區(qū)屬夏炎熱區(qū)，故，貫入度試驗(yàn)溫度采用60℃。試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。
表5 3種級(jí)配試驗(yàn)結(jié)果(7.8%油石比)
從表5中可知，①澆注式瀝青混合料集料粗細(xì)程度與貫入度和貫入度增量呈現(xiàn)良好的關(guān)聯(lián)度，混合料高溫性能隨著粗細(xì)比增加而提高，其中細(xì)級(jí)配貫入度和貫入度增量試驗(yàn)平均值雖然滿足要求，但已接近上限，個(gè)別試驗(yàn)值不滿足要求?？梢娺m當(dāng)加大5mm～10mm碎石比例，可提高澆注式瀝青混合料的高溫性能。②粗級(jí)配的劉埃爾值大于中級(jí)配和細(xì)級(jí)配，中級(jí)配和細(xì)級(jí)配的劉埃爾值相差不多，粗級(jí)配的劉埃爾值在技術(shù)要求上限左右，這說(shuō)明0.075mm通過率對(duì)混合料施工和易性影響顯著，0.075mm通過率越低，流動(dòng)性越差。
綜合考慮3種級(jí)配的高溫性能及施工和易性，該項(xiàng)目推薦采用中級(jí)配，4.75mm通過率取GA-10級(jí)配范圍的下限，0.075mm通過率取GA-10級(jí)配范圍的上限。各礦料質(zhì)量比：5mm～10mm碎石：0～5mm玄武巖機(jī)制砂：礦粉=36∶36∶28。
2.2.2確定油石比
根據(jù)上述所確定的級(jí)配，在預(yù)估油石比7.8%左右，按±0.2%變化，取5個(gè)不同油石比，進(jìn)行貫入度和劉埃爾試驗(yàn)，以確定最佳油石比。試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。
表6 不同油石比試驗(yàn)結(jié)果(中級(jí)配)
從表6可知，油石比對(duì)劉埃爾值和貫入度試驗(yàn)值影響顯著，隨著油石比增大，劉埃爾值逐漸下降，施工和易性逐步提升，但高溫性能逐步下降，貫入度和貫入度增量逐漸增大。這是因?yàn)檫^多的瀝青會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)瀝青膠漿之外的自由瀝青，不利于混合料高溫下抵抗變形能力。當(dāng)油石比達(dá)到8.0%以上時(shí)，貫入度和貫入度增量不滿足要求；當(dāng)油石比為7.4%時(shí)，劉埃爾值不滿足要求。綜合考慮試驗(yàn)結(jié)果和經(jīng)濟(jì)性，該項(xiàng)目最佳油石比初定為7.6%。
2.2.3低溫性能驗(yàn)證
低溫開裂是目前橋面鋪裝的主要病害之一。這是由于鋼板在低溫下會(huì)出現(xiàn)溫縮現(xiàn)象而導(dǎo)致鋪裝層開裂，并且在車載作用下，在加勁肋和橫隔板頂部易產(chǎn)生較大的負(fù)彎矩而導(dǎo)致受拉開裂，并且由于鋼板構(gòu)造而導(dǎo)致剛度突變，在突變處易出現(xiàn)開裂[8]。根據(jù)上述確定的級(jí)配(中級(jí)配)和油石比(7.6%)，進(jìn)行低溫彎曲試驗(yàn)，驗(yàn)證其低溫性能，即制備車轍板并切割為小梁試件，試件尺寸300mm×100mm×50mm，計(jì)算跨徑200mm，荷載速率50mm/min，試驗(yàn)溫度為-10℃，試驗(yàn)結(jié)果見表7，試驗(yàn)曲線如圖3所示。
表7 彎曲應(yīng)變?cè)囼?yàn)結(jié)果
圖3 低溫彎曲曲線(-10℃)
從試驗(yàn)結(jié)果可看出，澆注式瀝青混合料在低溫(-10℃)狀況下，試件沒有破壞以前，豎向荷載和跨中撓度基本保持線性關(guān)系，即材料處于彈性狀態(tài)，曲線具有明顯的峰值，當(dāng)荷載到12.24kN時(shí)，試件出現(xiàn)破壞，彎曲應(yīng)變8.8×10-3，這表明了采用該配合比方案的澆注式瀝青混合料具有較好的抵抗彎曲變形能力，可滿足技術(shù)要求。
3 結(jié)語(yǔ)
本文參考了國(guó)內(nèi)外澆注式瀝青混凝土的研究情況及工程經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合八尺門大橋?qū)嶋H情況，從原材料、路用性能、施工和易性3個(gè)方面展開澆注式瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)研究，最終提出了適用于八尺門大橋設(shè)計(jì)要求的澆注式瀝青混凝土配合比方案。
八尺門大橋通車至今已有兩年半，鋼橋面鋪裝目前使用情況良好，未見明顯病害，說(shuō)明本配合比方案設(shè)計(jì)是成功的，為今后類似工程提供了一定借鑒。
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鄭 彧
(福州市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院 福建福州 350108)
0 引言
澆注式瀝青混合料，是高瀝青含量、高礦粉含量、高拌合溫度及無(wú)需碾壓，靠自身流動(dòng)性攤鋪而成的一種瀝青混合料。澆注式瀝青混合料的空隙率幾乎為零，它以其良好的隨從變形能力、抗老化能力和密實(shí)防水等特點(diǎn)，在鋼橋面鋪裝中得到廣泛應(yīng)用，如江陰長(zhǎng)江大橋、東海大橋、安慶長(zhǎng)江大橋、泰州長(zhǎng)江大橋等[1]。
本文以福鼎八尺門大橋?yàn)槔瑢?duì)澆注式瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)展開研究。首先，原材料因地制宜，就地取材，并結(jié)合以往工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)原材料進(jìn)行充分比選。其次，關(guān)注路用性能，通過貫入度試驗(yàn)、劉埃爾試驗(yàn)，初步確定澆注式瀝青混合料的級(jí)配形式和最佳油石比；再采用低溫彎曲試驗(yàn)，驗(yàn)證配合比是否滿足要求，最終確定澆注式瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)方案。
從目前國(guó)內(nèi)外鋼橋面澆注式瀝青混凝土使用情況看，高溫性能不足是其最主要的缺點(diǎn)。如江陰長(zhǎng)江大橋在通車不久后就出現(xiàn)明顯的車轍、擁包等病害；國(guó)外澆注式鋼橋面鋪裝也存在類似問題，如德國(guó)境內(nèi)的大部分澆注式瀝青混凝土鋪裝也存在明顯的車轍病害[2]。該項(xiàng)目所在地福鼎地區(qū)，夏天最高室外氣溫達(dá)到35℃，據(jù)推算鋼橋面溫度可達(dá)60℃以上。因此，“高溫性能和施工和易性為主，低溫性能為輔”是該項(xiàng)目澆注式瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)主要原則。
1 工程背景
八尺門大橋主橋結(jié)構(gòu)形式為(33+67+200)m獨(dú)塔單索面混合梁斜拉橋，全橋鋼箱梁總長(zhǎng)183m，為帶翼緣流線型截面，鋼橋面鋪裝采用瀝青混凝土鋪裝，鋪裝面積約5000m2。鋼箱梁采用正交異性結(jié)構(gòu)鋼橋面板，面板厚16mm。
澆注式瀝青混凝土在鋼橋面鋪裝中應(yīng)用，由早期的單層鋪裝，如江陰長(zhǎng)江大橋、重慶鵝公巖大橋，發(fā)展到如今多數(shù)作為雙層鋪裝的下層結(jié)構(gòu)[3]，如泰州長(zhǎng)江大橋、南京四橋等。近年“下面層澆注式瀝青混合料GA+上面層SMA”鋪裝組合已成為鋼橋面鋪裝的主流，GA和SMA兩種不同的混合料特性在不同鋪裝層位中發(fā)揮著不同的作用，取得了良好的使用效果。通過綜合比較鋪裝結(jié)構(gòu)的路用性能、施工控制、經(jīng)濟(jì)性、工期、養(yǎng)護(hù)等因素，該項(xiàng)目鋼橋面鋪裝方案采用防水粘結(jié)層+35mm澆注式瀝青混凝土+粘層+35mm高彈改性瀝青SMA-10，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。本文針對(duì)下層澆注式瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)展開研究。
圖1 鋪裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖
2 澆注式瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)
各國(guó)澆注式瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)方法均有所不同：德國(guó)采用40℃下的貫入度和貫入度增量作為評(píng)價(jià)指標(biāo)；日本采用貫入度、動(dòng)穩(wěn)定度作為評(píng)價(jià)指標(biāo)；英國(guó)采用硬度指數(shù)、動(dòng)穩(wěn)定度、車轍深度、車轍率作為評(píng)價(jià)指標(biāo)[4]。我國(guó)經(jīng)過多年的研究和大量工程經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出鋼橋面澆注式瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)流程，目前已形成規(guī)范[5]：
(1)對(duì)原材料進(jìn)行性能試驗(yàn)比選，如集料、礦粉、瀝青結(jié)合料。
(2)先根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)預(yù)估油石比，選取集料合成3組不同級(jí)配，進(jìn)行貫入度試驗(yàn)和劉埃爾試驗(yàn)。
(3)根據(jù)貫入度、貫入度增量及劉埃爾值，確定初選級(jí)配。
(4)以預(yù)估油石比作為中值，按±0.2%變化，取5個(gè)不同瀝青用量，再次進(jìn)行貫入度試驗(yàn)和劉埃爾試驗(yàn)，初步確定最佳油石比。
(5)根據(jù)初步確定的最佳油石比和級(jí)配成型試件進(jìn)行低溫彎曲試驗(yàn)，驗(yàn)證其低溫性能，最終確定配合比方案。
2.1 原材料要求
(1)瀝青結(jié)合料
澆注式瀝青混合料瀝青含量高，瀝青和細(xì)集料形成的瀝青膠漿，直接影響澆注式瀝青混合料的性能，而瀝青又決定著膠漿的性能[6]，瀝青的粘彈性決定著它抵抗永久變形能力，澆注式瀝青混合料的高拌和溫度對(duì)瀝青的抗老化能力提出了更高要求，瀝青的硬度對(duì)混合料的流動(dòng)性也有所影響，因此瀝青的選擇至關(guān)重要。目前，澆注式瀝青混合料常用的瀝青結(jié)合料主要有3類：①聚合物改性瀝青；②聚合物改性瀝青與天然瀝青復(fù)合改性瀝青；③道路石油瀝青與天然瀝青復(fù)合改性瀝青。摻配天然瀝青(主要采用湖瀝青)目的在于提高瀝青結(jié)合料的高溫性能，但常溫或低溫下的脆性也限制了它在鋼橋面鋪裝中應(yīng)用。同時(shí)，天然瀝青雜質(zhì)較多，影響瀝青性能穩(wěn)定性，且大規(guī)模開采天然瀝青不利于環(huán)境保護(hù)。該項(xiàng)目經(jīng)過綜合比選后，采用高強(qiáng)聚合物改性瀝青，技術(shù)指標(biāo)如表1所示，滿足技術(shù)要求。
表1 高強(qiáng)聚合物改性瀝青技術(shù)指標(biāo)
(2)集料和填料
集料是鋼橋面鋪裝中的主要原材料之一，在大跨徑鋼橋的設(shè)計(jì)中，為減輕鋼橋面鋪裝恒載，并保證路用性能，需選用質(zhì)地堅(jiān)硬、致密、顆粒形狀好、與瀝青有良好粘結(jié)性的石料。該項(xiàng)目采用的集料為福鼎霞浦本地產(chǎn)玄武巖：玄武巖碎石5mm～10mm、玄武巖機(jī)制砂0mm～5mm，礦粉采用石灰?guī)r礦粉，篩分結(jié)果如表2所示，主要性能檢測(cè)結(jié)果如表3所示。
表2 集料篩分結(jié)果 %
表3 集料檢測(cè)結(jié)果
(3)級(jí)配形式
澆注式瀝青混合料為懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)，級(jí)配以細(xì)集料為主，最大粒徑一般不超過10mm，0.075mm通過率高達(dá)25%左右。關(guān)鍵篩孔4.75mm和0.075mm通過率分別反映的是粗細(xì)比和粉膠比。粗細(xì)比和粉膠比是澆注式瀝青混合料性能的關(guān)鍵影響因素[7]。該項(xiàng)目根據(jù)現(xiàn)有集料篩分結(jié)果，調(diào)整不同礦料比例，配制出細(xì)、中、粗3種級(jí)配，同時(shí)保證配制的級(jí)配落在技術(shù)要求的GA-10范圍內(nèi)。3種不同級(jí)配形式詳見表4，級(jí)配曲線詳見圖2。
表4 級(jí)配形式 %
圖2 三種級(jí)配曲線
2.2 配合比設(shè)計(jì)
2.2.1初選級(jí)配
針對(duì)澆注式瀝青混合料特點(diǎn)，配合比設(shè)計(jì)首先要滿足混合料流動(dòng)性和高溫性能。參考國(guó)內(nèi)類似工程經(jīng)驗(yàn)，澆注式瀝青混合料最佳油石比基本在7.0%～9.0%之間，故，本研究初擬油石比7.8%，根據(jù)以上3組級(jí)配進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)，即劉埃爾試驗(yàn)和貫入度試驗(yàn)，混合料拌和溫度240℃，因福鼎地區(qū)屬夏炎熱區(qū)，故，貫入度試驗(yàn)溫度采用60℃。試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。
表5 3種級(jí)配試驗(yàn)結(jié)果(7.8%油石比)
從表5中可知，①澆注式瀝青混合料集料粗細(xì)程度與貫入度和貫入度增量呈現(xiàn)良好的關(guān)聯(lián)度，混合料高溫性能隨著粗細(xì)比增加而提高，其中細(xì)級(jí)配貫入度和貫入度增量試驗(yàn)平均值雖然滿足要求，但已接近上限，個(gè)別試驗(yàn)值不滿足要求?？梢娺m當(dāng)加大5mm～10mm碎石比例，可提高澆注式瀝青混合料的高溫性能。②粗級(jí)配的劉埃爾值大于中級(jí)配和細(xì)級(jí)配，中級(jí)配和細(xì)級(jí)配的劉埃爾值相差不多，粗級(jí)配的劉埃爾值在技術(shù)要求上限左右，這說(shuō)明0.075mm通過率對(duì)混合料施工和易性影響顯著，0.075mm通過率越低，流動(dòng)性越差。
綜合考慮3種級(jí)配的高溫性能及施工和易性，該項(xiàng)目推薦采用中級(jí)配，4.75mm通過率取GA-10級(jí)配范圍的下限，0.075mm通過率取GA-10級(jí)配范圍的上限。各礦料質(zhì)量比：5mm～10mm碎石：0～5mm玄武巖機(jī)制砂：礦粉=36∶36∶28。
2.2.2確定油石比
根據(jù)上述所確定的級(jí)配，在預(yù)估油石比7.8%左右，按±0.2%變化，取5個(gè)不同油石比，進(jìn)行貫入度和劉埃爾試驗(yàn)，以確定最佳油石比。試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。
表6 不同油石比試驗(yàn)結(jié)果(中級(jí)配)
從表6可知，油石比對(duì)劉埃爾值和貫入度試驗(yàn)值影響顯著，隨著油石比增大，劉埃爾值逐漸下降，施工和易性逐步提升，但高溫性能逐步下降，貫入度和貫入度增量逐漸增大。這是因?yàn)檫^多的瀝青會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)瀝青膠漿之外的自由瀝青，不利于混合料高溫下抵抗變形能力。當(dāng)油石比達(dá)到8.0%以上時(shí)，貫入度和貫入度增量不滿足要求；當(dāng)油石比為7.4%時(shí)，劉埃爾值不滿足要求。綜合考慮試驗(yàn)結(jié)果和經(jīng)濟(jì)性，該項(xiàng)目最佳油石比初定為7.6%。
2.2.3低溫性能驗(yàn)證
低溫開裂是目前橋面鋪裝的主要病害之一。這是由于鋼板在低溫下會(huì)出現(xiàn)溫縮現(xiàn)象而導(dǎo)致鋪裝層開裂，并且在車載作用下，在加勁肋和橫隔板頂部易產(chǎn)生較大的負(fù)彎矩而導(dǎo)致受拉開裂，并且由于鋼板構(gòu)造而導(dǎo)致剛度突變，在突變處易出現(xiàn)開裂[8]。根據(jù)上述確定的級(jí)配(中級(jí)配)和油石比(7.6%)，進(jìn)行低溫彎曲試驗(yàn)，驗(yàn)證其低溫性能，即制備車轍板并切割為小梁試件，試件尺寸300mm×100mm×50mm，計(jì)算跨徑200mm，荷載速率50mm/min，試驗(yàn)溫度為-10℃，試驗(yàn)結(jié)果見表7，試驗(yàn)曲線如圖3所示。
表7 彎曲應(yīng)變?cè)囼?yàn)結(jié)果
圖3 低溫彎曲曲線(-10℃)
從試驗(yàn)結(jié)果可看出，澆注式瀝青混合料在低溫(-10℃)狀況下，試件沒有破壞以前，豎向荷載和跨中撓度基本保持線性關(guān)系，即材料處于彈性狀態(tài)，曲線具有明顯的峰值，當(dāng)荷載到12.24kN時(shí)，試件出現(xiàn)破壞，彎曲應(yīng)變8.8×10-3，這表明了采用該配合比方案的澆注式瀝青混合料具有較好的抵抗彎曲變形能力，可滿足技術(shù)要求。
3 結(jié)語(yǔ)
本文參考了國(guó)內(nèi)外澆注式瀝青混凝土的研究情況及工程經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合八尺門大橋?qū)嶋H情況，從原材料、路用性能、施工和易性3個(gè)方面展開澆注式瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)研究，最終提出了適用于八尺門大橋設(shè)計(jì)要求的澆注式瀝青混凝土配合比方案。
八尺門大橋通車至今已有兩年半，鋼橋面鋪裝目前使用情況良好，未見明顯病害，說(shuō)明本配合比方案設(shè)計(jì)是成功的，為今后類似工程提供了一定借鑒。
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