瀝青混合料級配確定及控制

摘要：目前在實際工程中，瀝青混合料是公路工程建設(shè)中最為常見的原料。而瀝青混合料的級配主要是指各種粒徑的礦料（粗集料、細集料和填料等）經(jīng)過一定比例的組合和搭配，以良好的促進作用改變?yōu)r青混合料的性能，進而提升整個工程的原材料質(zhì)量。而影響其配比的因素包含較多方面，如混料的密度、穩(wěn)定度和流值等，在這些因素的影響下會改變礦料的表面積，進而影響瀝青混合料的用量。本文基于此背景對瀝青混合料的級配確定方法進行分析，進而提出其具體的影響因素和控制措施，為后續(xù)工程順利施工建設(shè)創(chuàng)建良好的技術(shù)條件，延長路面的使用壽命。

關(guān)鍵詞：混合瀝青料;級配;控制措施

中圖分類號：U414

引言

瀝青路面建設(shè)施工所使用的主要材料就是石料，因此石料本身的品質(zhì)和質(zhì)量對于路面的使用性能有著十分重要的影響。在瀝青路面工程施工中，石料在使用中的要求也相對較高，如其本身的耐磨性性質(zhì)和堅硬性質(zhì)等，并且在碎石的壓碎值、粘附性、吸水率、堅固性和視密度指標方面都有著較高的要求。因此需要在施工前對瀝青路面所使用的混合料級配加以關(guān)注和控制，以就近原則和降低造價原則為主，選擇適合當?shù)氐幕旌蠟r青料級配的要求，進而提升整體公路的使用性能和延長公路使用壽命，為人民出行安全作出技術(shù)保障。

1、瀝青混合料相關(guān)簡介

目前我們所熟知的瀝青混合料，是在瀝青顆粒和礦料的結(jié)合下形成的礦料總稱，根據(jù)其具體混合料的結(jié)構(gòu)特點，可以將其分為兩種形式，連續(xù)級配、間斷級配混料;根據(jù)礦料的級配組成和空隙率可以將其分為密級配、半開級配和開級配混合料三種;根據(jù)其最大粒徑大小可以分為三種形式，分別為最大粒徑大于37.5mm的特粗式礦料、最大粒徑在26.5mm-31.5mm之間的粗粒式礦料、最大粒徑為16mm-19mm之間的中粒式礦料和最大粒徑為9.5mm-13.2mm之間的細粒式礦料以及最大粒徑小于9.5mm的砂粒式混合料;根據(jù)制造工藝可以分為熱拌、冷拌和再生瀝青混合料三種[1]。

根據(jù)具體混合料性能和路面施工的要求，其中瀝青的性能應(yīng)當包含以下幾個方面。

（1）稠度相對較高：其表面特征的粘結(jié)性大小就是在一定溫度下的額稠度。

（2）塑性相對較高：塑性以“延度”表示，即在一定外力和溫度作用下發(fā)生變形但是不會開裂的性能。

（3）有著較強的溫度穩(wěn)定性：在該方面主要是指在溫度作用下，冬天不脆裂，夏天不會變軟。

（4）大氣穩(wěn)定性較高：瀝青本身的抗光、抗老化和抗熱能力相對較強。

（5）有著良好的水穩(wěn)性：在水損害作用下，瀝青本身抗性較強[2]。

2、瀝青混合料級配確定

2.1目標配比確定

在相關(guān)規(guī)范中對于瀝青混合料級配范圍要求比較廣泛，其所根據(jù)的是原材料種類、外界氣候特點、需要施工的公路等級、公路交通量和工程建設(shè)的實際性質(zhì)等多種因素，以這些因素為基礎(chǔ)，確定適合工程項目建設(shè)的級配范圍。同時在整體工程建設(shè)之前，需要了解的內(nèi)容是，多種規(guī)格的礦料可組合成一種混合料，因此需要先做的工程就是混合料的篩分作業(yè)，確定各個規(guī)格礦料本身的級配情況，然后再確定每一個規(guī)格的礦料比例，最終完成所需級配的設(shè)計范圍混合曲線[3]。

一般的礦料級配比確定方法包含兩種形式。第一種為試算法，該方法計算速度較快，但是可以供給其計算的礦料量卻有著限制，最多適合3到4中礦料合成計算;第二種為圖解法，該方法所合成的礦料級配曲線所需種類不限，但是總體的操作內(nèi)容和流程比較復雜，但是隨著計算機技術(shù)和各種程序的深入應(yīng)用，在人們的對于技術(shù)的創(chuàng)新背景下，促進快速迭代的計算方法逐漸受到關(guān)注。而在各個礦料用量確定后，需要將瀝青的實際用量加以確定，確定后進行試拌作業(yè)，在試件進行制作之后，進行低溫彎曲等試驗實施試件質(zhì)量的檢驗，在檢驗其整體性能符合要求后方可進入到下一階段。

2.2生產(chǎn)配比確定

（1）配比轉(zhuǎn)化。在配比轉(zhuǎn)化中，主要是利用目標設(shè)計的配比數(shù)值在一定關(guān)系曲線下轉(zhuǎn)化為皮帶轉(zhuǎn)速的過程。在該關(guān)系曲線進行繪制之后確定整個方程，由皮帶的轉(zhuǎn)速特點和方程關(guān)系式來將每一個轉(zhuǎn)速下的質(zhì)量加以計算[4]。同時也可以將“盤”作為拌合料的單位以此來確定，將每一種規(guī)格的礦料轉(zhuǎn)速比進行計算，進而將二者之間的比值加以轉(zhuǎn)化。

（2）確定拌料倉篩孔大小。在礦料進行加熱之后，其在每個板料倉的配比情況會由篩孔大小來決定，但是如果這個篩孔的大小設(shè)計不滿足要求和規(guī)范，會造成部分料倉存量不足的情況發(fā)生。另外如果料倉內(nèi)部的存量過多，會在一定程度上造成溢料等問題，對混合料的產(chǎn)量有著較大的影響[5]。另外需要結(jié)合進料倉的所堅持的原則來設(shè)計篩孔大小值，參照目標的配合比通過率曲線確定曲線上通過率為20%、40%、60%、80%所對應(yīng)的篩孔尺寸，如表1所示。

（3）確定熱料倉摻配比值。在冷礦料的頻帶比值確定、篩分進入熱料倉之后需要進行詳細的篩分試驗，并且可以結(jié)合各種方法來將各個級配范圍的比例進行計算，如試算和圖解法等，該比例就是礦料級配的生產(chǎn)配比[6]。

3、瀝青混合料級配影響因素及控制措施

我國甘肅省G316線長樂至同仁公路兩當縣楊店至徽高速公路建設(shè)項目，主線全長53.4km，其中改造利用十天高速徽縣一級連接線7km，共設(shè)置特大、大橋11983m/22座，中橋264m/4座和涵洞65道;隧道19110m/9座;樞紐立交1處，出入口立交4處，分離式立交1處，小橋通道7座，涵洞通道17座，互動立交連接線為6.389km。基于本工程分析，建設(shè)其橋梁和公路的相關(guān)工程資料研究，對于其本身使用的瀝青混合料級配影響因素和控制措施可以根據(jù)以下4點來完善：

3.1材料自身質(zhì)量影響

目前工程建設(shè)所使用的礦質(zhì)材料質(zhì)量穩(wěn)定性對于其整體級配有著十分重要的作用，各個規(guī)格材料的級配如果發(fā)生波動或者變化，必定會影響混合料的級配配比。另外在一些工程施工建設(shè)中，基于人民與國家對于環(huán)保的要求和所規(guī)定的環(huán)保標準，大部分生產(chǎn)石料的廠家都被迫關(guān)閉，同時在經(jīng)濟壓力下會造成廠家隨意更改原料配比，甚至使用不合格的材料進行配比的問題時常發(fā)生。所以相關(guān)管理人員需要切實做好材料進場前的準入制度，對材料的抽樣檢測頻率加以提升，保障原材料進入施工現(xiàn)場之前能夠被控制。另外還需結(jié)合相關(guān)規(guī)定，隨時檢測礦質(zhì)材料顆粒組成指標，如果在檢測過程中發(fā)現(xiàn)一些指標異常的情況，需要極大材料的抽樣檢測頻率。

3.2材料堆放方式的影響

一般材料會在斜坡上進行堆積和臨時存放，這樣在長時間作用下，一些較大粒徑的集料會在斜坡作用下向下花落，在坡腳處就會大量堆積。并且在具體的施工作業(yè)中，很多施工機械在鏟料期間都會先從底部進行，這樣在后續(xù)拌和中，會因為粗細不均勻的問題造成混合料的質(zhì)量不佳。針對于這些問題的發(fā)生，最好的解決辦法就是，在鏟料期間，需要鏟料車連續(xù)不斷的鏟料，并且車輛與車輛之間不能分開，這樣會在每一車卸料后產(chǎn)生各自獨立的料堆，在料堆面積達到一定程度后，利用機械設(shè)備對其進行整平處理。并且在此期間需要結(jié)合逐層卸料的原則，避免原料離析的問題發(fā)生，保障后續(xù)配比的科學性。

3.3拌和設(shè)備影響

一般在混合料拌期間，所使用的熱料倉都會裝有一些稱重裝置，也正是因為這些稱重設(shè)備，一旦這些裝置標準不統(tǒng)一或者安裝的位置不準確，會對整體混合料的級配精度和合理性造成不了影響。所以需要在整體設(shè)備安裝前做好位置的標定，通常都是在空倉時觀察其是否穩(wěn)定和歸零，在滿倉時期再確定一遍質(zhì)量，同時加砝碼，這樣才可檢驗其質(zhì)量是否存在不合理的情況。同時在篩網(wǎng)的安裝過程中，順序為大--小，篩面的傾向角度要科學合理，因為傾斜角如果過小，對于礦料生產(chǎn)速度的提升有著較大的不良影響，而相反如果角度過大，也會造成礦料篩分的不夠充分，這樣就會導致一些應(yīng)當進入下一級的顆粒沒有被篩選下，這樣容易進入到一些規(guī)格較大的熱料倉中，最終使整個混合料的規(guī)格發(fā)生混料問題，并且也會導致混料倉級配整體偏細。需要明確的是，篩網(wǎng)是一種極易被損壞的物件，所以在使用期間需要定期檢查和觀察，如果發(fā)現(xiàn)破損需及時更換，并且還需經(jīng)常清理，保障整個網(wǎng)面清潔程度，沒有較大面積的堵塞。

同時在上冷礦料期間需要合理控制上料量，保障其在一個合理的范圍內(nèi)，既要保障拌合機的產(chǎn)量，還需兼顧其整體的篩分能力，避免某一處的篩網(wǎng)有大量的礦料堆積產(chǎn)生混倉的問題。由于拌和設(shè)備其結(jié)構(gòu)相對較為復雜，很多因素都會影響級配的穩(wěn)定性[7]。因此需要定期對各個熱料倉中的礦料進行取樣和篩分，當遇到一些級配波動較大的礦料配比時需要找到其產(chǎn)生的原因，加以改進，保障其配比的合理程度。

3.4材料取樣的誤差影響

無論是礦質(zhì)材料還是混合料，其都屬于非勻質(zhì)體，運輸對方期間會發(fā)生離析問題，因此如何取到具有代表性的樣本是目前其工程建設(shè)需要注意的問題。對于礦質(zhì)材料而言，一般都是在料堆上取樣，分為不同的高度，在料堆的上中下取數(shù)量大致相同的樣品，并且需要將一些沒有代性的樣品去除，再在每個部分抽取該部分下面的礦料。并且在混合料的取樣中，現(xiàn)階段最為常見的有攤鋪現(xiàn)場和拌合廠卸料口以及運料車等取樣形式結(jié)合實際的取樣情況分析，前兩者的取樣難度相對較大，并且需要選擇一個適當?shù)膮^(qū)域進行取樣，這樣的樣品有著較強的代表性。

在室內(nèi)抽樣方法主要是應(yīng)用四分法進行，但是由于一些瀝青膠結(jié)材料的加入，會增加四分法的取樣難度，造成分配不均勻的情況，而解決辦法包含兩點。第一，保障混合料的實際溫度，進而將混合料的流動性全面加強;第二，結(jié)合實際情況制作一種專業(yè)下料的漏斗，在漏斗作用下完成混合料的下降，當呈現(xiàn)錐形后進行平分，分為四份完成抽樣取樣的目標。

結(jié)語：

綜上所述，瀝青混合料的級配對于整個公路工程路用性能有著十分重要的影響，其與公路路面施工的造價、使用性能和壽命有著密切的關(guān)系。隨著我國對于公路建設(shè)質(zhì)量要求的提升，瀝青混合料級配指標必定會受到重視，因此需要想換人員做好級配的確定和控制相關(guān)影響因素，進而生產(chǎn)出科學、性能穩(wěn)定和經(jīng)濟性較強的瀝青混合料，提升公路工程建設(shè)的質(zhì)量。

參考文獻：

[1]袁高昂，李德文，潘軍利，郝培文.大粒徑透水瀝青混合料抗反射裂縫影響因素及仿真研究[J].北京工業(yè)大學學報，2020，46（09）：1039-1047.

[2]牛冬瑜，謝希望，牛艷輝，盛燕萍，孟建黨，杜亞志.粗集料接觸參數(shù)對瀝青混合料損傷演化的影響[J].中國公路學報，2020，33（10）：201-209.

[3]呂建華，趙正良，陳文，何若夫，黃能，張鵬.瀝青混合料級配范圍優(yōu)化方法及應(yīng)用[J].中外公路，2020，40（04）：213-217.

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[6]徐慧寧，石浩，譚憶秋.瀝青混合料三維空隙形態(tài)特征評價方法及分析[J].中國公路學報，2020，33（10）：210-220.

[7]劉曉波.瀝青混合料的配合比設(shè)計方法應(yīng)用[J].山西建筑，2020，46（10）：108-109.

作者簡介：續(xù)勤（1986-），男，甘肅蘭州人，漢族，工程師，本科學歷，道路橋梁與渡河工程專業(yè)，主要從事工程監(jiān)理，公路工程試驗檢測，工程施工管理。