基于共和至茶卡公路瀝青混合料配合比設(shè)計研究

莫延英 朱洪洲

摘要：本文結(jié)合瀝青混凝土路面工程實例，論述了瀝青混合料配合比設(shè)計方法和步驟，包括工程設(shè)計級配范圍的確定、對原材料要求、礦料組成設(shè)計、確定瀝青最佳用量、配合比設(shè)計檢驗。

關(guān)鍵詞：瀝青混合料;工程設(shè)計級配、馬歇爾試驗、礦料組成設(shè)計、瀝青最佳用量

1引言

隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，我省交通運輸業(yè)顯現(xiàn)出突飛猛進(jìn)的態(tài)勢，公路交通量逐年增加，軸載迅速增長，瀝青路面的使用壽命收到了嚴(yán)重挑戰(zhàn);尤其是在青藏高寒區(qū)，瀝青路面的各種病害，如泛油、裂縫、坑槽、松散、車轍等普遍存在，對路面使用質(zhì)量已構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。本文就結(jié)合工程實例對AC-13型瀝青混合料配合比設(shè)計進(jìn)行探討，優(yōu)化瀝青混合料配合比設(shè)計，提高瀝青路面的使用性能。

2項目概況

共和至茶卡公路一級公路，項目位于青海，區(qū)域海拔高度在2906～3233米之間，深居歐亞大陸的腹地，公路自然區(qū)劃屬Ⅶ1。氣候?qū)俑咴箨懶詺夂蛑欣錅匦愿珊挡菰愋?，氣候干燥、寒冷，冬季漫長，降雨量少，年平均降雨量為311.2～212.1毫米，年平均蒸發(fā)量為1841.2～2152.2毫米。結(jié)凍期由當(dāng)年的10月到次年的4月，年平均氣溫為3.4℃，元月份氣溫最低，平均為-10.8℃，歷史最低氣溫為-28.9℃，7月份氣溫最高，平均為15.1℃。主線路面結(jié)構(gòu)層為：4cmAC-13細(xì)粒式瀝青砼上面層—5cmAC-16中粒式瀝青砼下面層—20cm水泥穩(wěn)定砂礫（摻40%碎石）基層—28～32cm級配砂礫底基層。

3確定工程設(shè)計級配范圍

根據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》中對瀝青混合料礦料級配范圍的要求，確定AC-13型瀝青混合料礦料工程設(shè)計級配范圍。經(jīng)確定的工程設(shè)計級配范圍是配合比設(shè)計的依據(jù)，不得隨意變更。

4對原材料的要求

瀝青混合料的原材料主要有粗集料、細(xì)集料、填料、瀝青，委托單位提供的瀝青為克拉瑪依110號A級重交通道路石油瀝青，粗集料為9-13mm碎石、5-10mm碎石、3-5mm碎石，細(xì)集料為0-3mm石屑，填料采用礦粉，經(jīng)試驗原材料各項物理力學(xué)指標(biāo)均符合要求。

5礦料組成設(shè)計

根據(jù)幾種礦質(zhì)材料的篩分結(jié)果，及現(xiàn)行規(guī)范《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）中對AC-13型瀝青混合料礦料級配范圍的要求，按圖解法對其進(jìn)行了礦料組成設(shè)計。通過調(diào)整，最后確定礦料的合成級配組成（見表2），級配曲線圖見圖1。

設(shè)計合成級配不得有太多的鋸齒形交錯，且在0.3mm～0.6mm范圍內(nèi)不出現(xiàn)“駝峰”。

當(dāng)反復(fù)調(diào)整不能滿意時，宜更換材料設(shè)計，AC-13型瀝青混合料礦料級配曲線見下圖1。

6確定瀝青最佳用量

按上述確定的礦料組成設(shè)計，采用級配中值，取3.8%、4.3%、4.8%、5.3%、5.8%，5種油石比分別成型馬歇爾試件，經(jīng)試驗確定的馬歇爾各項試驗指標(biāo)如表3所示。

以油石比為橫坐標(biāo)，以馬歇爾試驗的各項指標(biāo)為縱坐標(biāo)，將馬歇爾試驗指標(biāo)點入圖中，連成圓滑的曲線，如圖2所示。在圖上求取相應(yīng)于密度最大值的瀝青用量為a1、穩(wěn)定度最大值的瀝青用量為a2、空隙率范圍內(nèi)中值的瀝青用量為a3、瀝青飽和度范圍的中值的瀝青用量為a4。按式（1-1）取平均值作為OAC1：

以各項指標(biāo)均符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（的瀝青用量范圍OACmin-OACmax的中值作為OAC2，見式（1-2）。

取OAC1及OAC2的中值作為計算的最佳瀝青用量OAC。

7配合比設(shè)計檢驗

通過馬歇爾試驗對比分析，采用最佳瀝青用量進(jìn)行驗證，最終采用級配中值，見表4。最佳油石比時的各項指標(biāo)特征值，如表5所示。

通過試驗，瀝青混合料礦料配合比為9-13mm：5-10mm：3-5mm：0-3mm：礦粉=30%：9%：24%：34%：3%，采用級配中值。結(jié)合工程實踐經(jīng)驗、公路等級、氣候條件等因素，最佳油石比采用5.1%。經(jīng)配合比設(shè)計檢驗，瀝青混合料空隙率、飽和度、穩(wěn)定度、流值、礦料間隙率等指標(biāo)均符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）的技術(shù)要求。

8結(jié)束語

綜上所述，影響瀝青混凝土路面使用性能的因素很多，我們應(yīng)從源頭抓起，嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量，優(yōu)化瀝青混合料配合比設(shè)計，從而提高瀝青路面的使用性能。

參考文獻(xiàn)：

[1]公路工程瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范JTGF40-2004，北京：人民交通出版社，2004

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[3]公路工程集料試驗規(guī)程JTGE42-2005，北京：人民交通出版社，2005

[4]公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范JTG D50-2017，北京：人民交通出版社，2005