GAC-16瀝青上面層配合比設計及施工質(zhì)量控制

吳枚良

(保利長大工程有限公司，廣州 510620)

0 引言

GAC-16型瀝青混合料屬于骨架密實型結(jié)構(gòu)，研究表明，相比于傳統(tǒng)AC型瀝青混凝土路面，GAC-16型瀝青混凝土具有密實、高溫性能及抗滑性能好、便于施工和高溫抗車轍能力好等優(yōu)點[1-3]。并且GAC-16較SMA路面瀝青用量更小，無需摻入纖維[4-7]，這些特點使其在經(jīng)濟性上，具有更多優(yōu)勢，在我國南方濕熱多雨地區(qū)特別是珠三角等地區(qū)，得到廣泛應用[8]。

目前針對GAC-16型瀝青上面層的研究多見于室內(nèi)配合比設計或工程實際鋪筑后的工后性能觀測。工程實踐表明，施工期間控制好混合料級配波動對于GAC-16的施工質(zhì)量非常重要。級配波動控制的重要依據(jù)是目標配合比，而實際施工中由于進倉集料發(fā)生波動，拌合樓在上料時，一旦發(fā)生某個倉溢料嚴重，往往會改變配合比。本文通過對GAC-16試驗段全過程進行跟蹤，并及時收集拌合樓熱料篩分情況，嚴格控制配合比波動，通過采用紅外滲水檢測等快速檢測技術(shù)[9]，確保試驗段鋪筑質(zhì)量。

1 GAC-16配合比設計

1.1 目標配合比

上面層GAC-16采用芙蓉石場生產(chǎn)的輝綠巖材質(zhì)集料，集料粒徑規(guī)格分別為10～18mm、5～10mm、3～5mm和同母材輝綠巖0～3mm機制砂；采用石灰?guī)r礦粉和P.O 42.5普通硅酸鹽水泥；瀝青為SBS(I-D)改性瀝青。原材料試驗結(jié)果見表1～表4。

表1 集料密度檢測結(jié)果

表2 集料篩分結(jié)果

表3 SBS(I-D)改性瀝青主要物理指標試驗結(jié)果

表4 RTFOT(163℃，75min)老化后物理指標試驗結(jié)果

根據(jù)原材料篩分及檢測結(jié)果，設計上面層GAC-16C瀝青混合料目標配合比礦料合成級配如表5所示。

表5 GAC-16C目標配合比礦料級配組成

圖1 GAC-16C目標配合比礦料合成級配曲線

混合料性能指標見表6。

表6 GAC-16C型瀝青混凝土目標配合比設計試驗結(jié)果

1.2 生產(chǎn)配合比設計

拌合樓按照目標配合比比例進行上料，通過拌合樓加溫、除塵和機械篩分至各個料倉后，取各倉熱料再進行試驗檢測，已確定最終生產(chǎn)配合比。熱料篩分結(jié)果見表7～表8。

表7 熱料試驗結(jié)果

表8 熱料倉集料篩分結(jié)果

參照JTG F40-2004規(guī)定的GAC-16的礦料級配范圍，在設計級配范圍內(nèi)，設計生產(chǎn)級配，各篩孔的通過率見表9。

表9 GAC-16C生產(chǎn)配合比礦料級配組成

圖2 GAC-16C層試鋪段礦料合成級配曲線

2 生產(chǎn)配合比性能驗證試驗

2.1 馬歇爾試驗

在確定生產(chǎn)配合比最佳油石比時，選擇目標配合比的最佳瀝青用量OAC和OAC±0.3%三組不同油石比成型馬歇爾試件。馬歇爾試驗結(jié)果見表10。

表10 生產(chǎn)配合比馬歇爾試驗結(jié)果

生產(chǎn)配合比以4.0%為目標空隙率，馬歇爾試驗結(jié)果見表11。

表11 最佳瀝青用量馬歇爾檢測結(jié)果

2.2 水穩(wěn)定性檢驗

按最佳油石比4.7%拌和混合料，通過浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗評價GAC-16的水穩(wěn)定性，試驗結(jié)果見表12～表13。

表12 GAC-16殘留穩(wěn)定度試驗結(jié)果

表13 GAC-16凍融劈裂試驗結(jié)果

從表12～表13可看出，該配合比混合料的殘留穩(wěn)定度和劈裂抗拉強度比分別為91.9%和92.7%，針對廣東濕熱多雨的氣候特點，該配合比具有較好的抗水損壞性能。

2.3 高溫穩(wěn)定性

為驗證混合料的高溫穩(wěn)定性，成型試件進行動穩(wěn)定度試驗，試驗結(jié)果見表14。

表14 GAC-16車轍試驗結(jié)果

由表14可知，60℃和70℃動穩(wěn)定度的平均值分別為9 500次/mm和5 918次/mm，大于設計文件要求的5 500次/mm，表明該瀝青混合料具有較好的抵抗高溫變形的能力，能夠滿足廣東濕熱環(huán)境的要求。同時，對上述車轍板進行滲水試驗，試驗結(jié)果表明，該類型混合料具有較好的密水性。

3 試驗段施工控制

3.1 試驗段配合比

參照JTG F40-2004規(guī)定的GAC-16的礦料級配范圍，并根據(jù)廣東地區(qū)施工經(jīng)驗，在設計級配范圍內(nèi)，設計兩組不同粗細的試驗段生產(chǎn)級配。兩組配合比各篩孔的通過率見表15。

表15 GAC-16礦料合成級配

3.2 現(xiàn)場管理

(1)各種集料分倉儲存，并設置防雨頂棚，邊部料倉設置防雨檔板，保持集料及機制砂干濕均勻度。

(2)拌和樓冷料倉的數(shù)量應滿足配合比需要，宜在頂部顯眼位置設置冷料倉集料規(guī)格信息牌，可避免裝載機操作手上料錯誤。

(3)將同檔集料水洗后在料倉中分兩列堆放，一列堆放近期水洗的料，不得用于瀝青混合料生產(chǎn)；一列堆放已經(jīng)充分泌水、風干的水洗集料，用于正常的混合料生產(chǎn)。兩列料交替使用，保持用于瀝青混合料的集料基本干燥且干濕程度基本一致。

3.3 拌和

采用瑪連尼MGAC360間歇式拌和機進行拌和。為保證拌合連續(xù)，拌和站配備5個冷料倉，現(xiàn)場按照目標配合比進行冷料下料。拌合樓設置5個熱料倉，混合料每盤的生產(chǎn)周期為55s(其中濕拌時間為40s，干拌時間為5s)。為了保證GAC-16混合料的拌和效果，拌和溫度按表16所示溫度進行控制。

表16 混合料溫度控制

3.4 瀝青混合料的運輸

瀝青混合料運輸綜合考慮拌和能力、運距、道路情況、車輛噸位等因素，合理確定車輛類型及數(shù)量。本次試驗段使用大噸位自卸翻斗運輸車輛，數(shù)量10臺，車廂嚴密干凈，并在車廂內(nèi)涂刷或噴防粘液，噴涂后車廂中不能有多余液體聚集車廂底。裝車時，嚴格執(zhí)行五步裝料法，以減小離析。運輸至現(xiàn)場后統(tǒng)一安排位置調(diào)頭。

3.5 攤鋪

(1)運輸車用篷布加強覆蓋，做到待卸料過程中篷布不揭開，施工遇雨現(xiàn)場混合料保溫措施到位。

(2)攤鋪機就位并調(diào)整完畢后，對機械進行施工前檢修，檢查并鏟除下料斗及熨平板上附著的混合料塊。攤鋪前對熨平板預熱和保溫，且溫度不低于100℃。

(3)處理好兩臺攤鋪機搭接位置和攤鋪機1/4吊臂及邊部的離析帶，保證攤鋪機布料器端頭裝有反向螺旋葉片、下料口和吊臂位置裝有過渡葉片，以及反向螺旋葉片高度及傾角、布料槽離地高度設置的合理性，確?；旌狭铣浞謹嚢韬笤龠M行攤鋪，提高施工均勻性。

(4)調(diào)整后場拌和樓產(chǎn)能，確保攤鋪作業(yè)連續(xù)勻速進行，盡量減少收斗或不收斗。攤鋪速度為2.5～3.0m/min。攤鋪過程中注意攤鋪機布料螺旋布料情況，及時檢測攤鋪溫度，攤鋪溫度不低于160℃，及時檢測攤鋪厚度是否滿足要求。

(5)運料車進入施工界面前應檢查車輪，并對較臟的車輪進行清洗之后，才允許進入施工界面。

3.6 碾壓

現(xiàn)場共準備3臺l3t雙鋼輪振蕩壓路機及3臺30t膠輪壓路機(其中一臺膠輪備用)，采用2臺13t雙鋼輪靜壓一遍、振動壓實兩遍+2臺30t膠輪壓路機復壓3遍+1臺雙鋼輪靜壓兩遍收面。碾壓速度按雙鋼輪初壓2.0～3.0m/min、膠輪復壓3.0～4.5m/min控制，雙鋼輪終壓收面按3.0～6.0m/min控制，并注意碾壓溫度應符合規(guī)范要求。

此外，攤鋪機攤鋪溫度(初壓前)較均勻，但雙鋼輪初壓后溫度下降較快，且存在溫度帶狀離析現(xiàn)象，因此要合理控制鋼輪壓路機的灑水量及灑水位置，使鋼輪各位置灑水量一致，以保證碾壓溫度的均勻性。

4 試驗段檢測

4.1 油石比及級配

按照試驗段檢測要求，在上面層GAC-16C生產(chǎn)結(jié)束后從熱料倉取樣篩分，重新擬合合成級配曲線，用以檢驗與生產(chǎn)配合比級配曲線的偏差，同時取樣瀝青混合料測試瀝青含量和級配(燃燒法)，測試結(jié)果見表17～表18。

表17 上面層GAC-16C(級配1)油石比與級配檢測結(jié)果

表18 上面層GAC-16C(級配2)油石比與級配檢測結(jié)果

由表18結(jié)果可知，該試驗段生產(chǎn)的上面層GAC-16C瀝青混合料級配檢測結(jié)果與生產(chǎn)級配的偏差值均在設計要求的范圍內(nèi)，且波動較小，滿足設計及規(guī)范要求。

4.2 馬歇爾體積指標

對上面層GAC-16C施工過程取樣成型馬歇爾試件檢測穩(wěn)定度及相關體積指標，測試結(jié)果見表19。

從表19可知，兩組級配的瀝青混合料馬歇爾指標均滿足設計要求。

表19 上面層GAC-16C馬歇爾穩(wěn)定度及體積指標檢測結(jié)果

4.3 動穩(wěn)定度

在攤鋪過程中對上面層GAC-16C進行取樣成型車轍試件，測試動穩(wěn)定度，測試結(jié)果見表20。

表20 上面層GAC-16C車轍動穩(wěn)定度試驗結(jié)果

從表20檢測結(jié)果可知，上面層GAC-16C動穩(wěn)定度滿足設計要求。

4.4 厚度及壓實度

根據(jù)試驗段檢測計劃要求，在上面層GAC-16C施工后，進行鉆芯厚度檢測，測試結(jié)果見表21。

表21 上面層GAC-16C厚度檢測結(jié)果

(續(xù)表21)

根據(jù)現(xiàn)場取芯，級配1和級配2厚度平均值分別為46.0mm和46.2mm，滿足設計要求，且總體厚度也滿足要求。

圖3 級配1芯樣

根據(jù)現(xiàn)場取芯，室內(nèi)對芯樣進行馬歇爾密度檢測，級配1最大理論密度壓實度平均值為95.6%，級配2最大理論密度壓實度平均值為95.4%，均滿足最大理論密度壓實度≥92%的設計要求。對比兩個配合比芯樣切片，級配二芯樣切面具有更好的骨架結(jié)構(gòu)。

圖4 級配2芯樣

4.5 平整度及抗滑性能

根據(jù)試驗段檢測計劃要求，在上面層GAC-16C施工后，進行平整度、手工鋪砂構(gòu)造深度及擺式摩擦儀檢測，檢測結(jié)果見表22。

表22 上面層GAC-16C平整度檢測結(jié)果

從表22可知，本次試驗段所檢測的上面層GAC-16C平整度合格率為100%，兩個配合比檢測結(jié)果相近且都滿足設計要求。配比二由于采用了更多粗骨料，其構(gòu)造深度為1.05mm，大于配合比一的0.99mm，兩者均滿足設計及規(guī)范要求。擺式摩擦系數(shù)平均值配合比一為74，配合比二為73。

4.6 施工均勻性

采用基于紅外溫差識別檢測技術(shù)的施工全斷面滲水狀況測試系統(tǒng)，對整個試驗段進行掃描。縱向按5m間距、橫向按1m間隔出具滲水系數(shù)測試值。對采集到的全斷面溫度數(shù)據(jù)進行分類(對采集區(qū)域進行分區(qū))，對不同的區(qū)域選取代表性位置進行滲水系數(shù)測試。本GAC-16C試驗段滲水系數(shù)按0～20、20～60、60～100、>100 ml/min劃分范圍。

滲水系數(shù)抽檢結(jié)果見表23。

表23 滲水系數(shù)抽檢結(jié)果分布

(1)試驗段上面層共測試1 344個點，其中滲水系數(shù)小于100ml/min的點數(shù)占總數(shù)的100%，未檢測到滲水系數(shù)大于100ml/min的點。從每km平均滲水系數(shù)來看，滲水系數(shù)一般分布在0～60ml/min之間，試驗段滲水系數(shù)整體滿足設計要求。

(2)路肩、主車道、超車道的滲水系數(shù)的平均值為41.7ml/min、40.6ml/min、36.4ml/min，整體滲水系數(shù)的平均值為39.6ml/min。

(3)1#配合比共計測試1 068個點，總體滲水系數(shù)平均值為36.0ml/min；2#配合比共計測試276個點，總體滲水系數(shù)平均值為53.6ml/min。

(4)由于測試前施工單位對中分帶植物澆水引起超車道一側(cè)存在積水，使得部分區(qū)域滲水系數(shù)實際測試溫度偏低，導致滲水系數(shù)結(jié)果偏大。

5 結(jié)論

(1)該項目設計的GAC-16配合比具有較好的骨架，油石比適中，高溫性能和低溫性能優(yōu)良，抗水損壞能力強，具有廣泛的應用前景。

(2)從后場控制、拌和時間、拌和溫度、下承層、攤鋪和碾壓等施工質(zhì)量控制的關鍵點提出相應的要求，為保證GAC-16混合料的施工質(zhì)量提供基礎。

(3)采用基于紅外熱差技術(shù)的路面快速滲水性能及均勻性檢測方法，可以對鋪筑試驗段進行全斷面掃描，直觀分析試驗段滲水及均勻性指標。

(4)通過兩組配合比施工后的性能參數(shù)對比可以看出，配合比二具有更好的骨架結(jié)構(gòu)，從濕熱地區(qū)路面使用性能角度考慮，推薦配合比二作為正式施工的配合比。