瀝青混凝土級(jí)配設(shè)計(jì)中細(xì)集料的運(yùn)用

郭軍鵬

(山西省公路局晉城分局，山西晉城 048026)

1 概述

晉城地區(qū)石灰?guī)r儲(chǔ)量豐富，以其為母材的各種規(guī)格碎石廣泛用于各類建筑工程，但受限于傳統(tǒng)的粗放式生產(chǎn)模式，造成產(chǎn)出的石屑成分復(fù)雜、顆粒扁平，不滿足瀝青混凝土對(duì)細(xì)集料的要求，被排除在瀝青混凝土可用原材的名單之外，施工單位被迫采用遠(yuǎn)途運(yùn)輸?shù)母邇r(jià)天然砂作為瀝青混凝土施工中的細(xì)集料。近年來(lái)，隨著各石料廠管理水平的提高，逐漸出現(xiàn)了較為規(guī)范的人工砂專業(yè)生產(chǎn)廠家，使人工砂作為瀝青混凝土的細(xì)集料推廣使用成為可能。

本文力圖從石屑、人工砂、天然砂三種原材料試驗(yàn)入手，以相同級(jí)配條件下的動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)作為最終評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)三種細(xì)集料用于瀝青混凝土的可能性進(jìn)行探討。

2 試驗(yàn)條件

三種細(xì)集料的質(zhì)量，嚴(yán)格按照J(rèn)TG F40-2004公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范相關(guān)方法進(jìn)行測(cè)定。

室內(nèi)車轍試驗(yàn)均采用HYCX-1車轍試樣成型機(jī)成型、HYCZ-5自動(dòng)車轍試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行車轍試驗(yàn)。試驗(yàn)簡(jiǎn)要過(guò)程為:將瀝青混合料置于輪碾成型機(jī)上成型為300 mm×300 mm×50 mm的試件，其密度達(dá)到馬歇爾試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)密度的(100±1)%，普通瀝青室溫下冷卻12 h以上，然后置于已達(dá)到試驗(yàn)溫度(60±1)℃的恒溫室中，保溫不少于5 h，也不得多于24 h，開始試驗(yàn)。一組試驗(yàn)的試件個(gè)數(shù)不少于3塊。

3 共用部分試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在接下來(lái)的各項(xiàng)試驗(yàn)中，我們以瀝青混凝土密級(jí)配、采用懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)的AC-20C為配比設(shè)計(jì)目標(biāo);瀝青采用韓國(guó)SK普通A-70;瀝青混合料車轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度技術(shù)要求以夏炎熱區(qū)普通瀝青混合料不小于1 000次為合格判定標(biāo)準(zhǔn)。

4 瀝青混凝土中使用單一細(xì)集料石屑

試驗(yàn)中所用石屑產(chǎn)自沁水某石料廠，具有一定的代表性，其各項(xiàng)試驗(yàn)指標(biāo)見表1。

表1 石屑試驗(yàn)指標(biāo)

從試驗(yàn)結(jié)果看，其砂當(dāng)量指標(biāo)明顯低于規(guī)范要求，不適宜作為瀝青混合料的細(xì)集料使用。

為進(jìn)一步驗(yàn)證其路用性能，我們將其按AC-20C為配比設(shè)計(jì)目標(biāo)的要求進(jìn)行下一步的級(jí)配設(shè)計(jì)及車轍試驗(yàn)，結(jié)果見表2，圖1。

表2 石屑路用性能試驗(yàn)結(jié)果

圖1 石屑車轍試驗(yàn)結(jié)果

從表2及圖1試驗(yàn)結(jié)果可見，其車轍試驗(yàn)同樣不滿足規(guī)范要求，進(jìn)一步驗(yàn)證了其不能作為瀝青混合料的細(xì)集料的結(jié)論。

5 瀝青混凝土中使用單一細(xì)集料機(jī)制砂

需要說(shuō)明的是，按JTG E42-2005公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定，機(jī)制砂為碎石經(jīng)過(guò)磨制生產(chǎn)的粒徑小于2.36 mm的細(xì)集料，在本文中，為了便于與其他集料的比較，將以與規(guī)范命名要求相同的生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的4.75 mm～2.36 mm集料和2.36mm～0mm機(jī)制砂以1∶1的比例混合的集料稱為機(jī)制砂，其含泥量測(cè)定方法采用砂當(dāng)量法。

試驗(yàn)中所用機(jī)制砂與上述石屑產(chǎn)自同一石料廠，具有一定的代表性，其各項(xiàng)試驗(yàn)指標(biāo)見表3。

表3 機(jī)制砂試驗(yàn)指標(biāo)

從試驗(yàn)結(jié)果看，其砂當(dāng)量指標(biāo)符合規(guī)范要求，可以作為瀝青混合料的細(xì)集料使用。可見，以碎石為母材，經(jīng)過(guò)專用設(shè)備的進(jìn)一步加工，使細(xì)集料中的雜質(zhì)成分有效減少，提高了其路用性能。

為進(jìn)一步驗(yàn)證其路用性能，我們將其按AC-20C為配比設(shè)計(jì)目標(biāo)的要求進(jìn)行下一步的級(jí)配設(shè)計(jì)及車轍試驗(yàn)，結(jié)果見表4，圖2。

表4 機(jī)制砂路用性能試驗(yàn)結(jié)果

從表4，圖2試驗(yàn)結(jié)果可見，其車轍試驗(yàn)滿足規(guī)范要求，與石屑相比有了質(zhì)的飛躍，完全滿足使用要求。

圖2 機(jī)制砂車轍試驗(yàn)結(jié)果

6 瀝青混凝土中使用單一細(xì)集料天然砂

試驗(yàn)中所用的天然砂產(chǎn)自河南信陽(yáng)，其各項(xiàng)試驗(yàn)指標(biāo)如表5所示。

表5 天然砂試驗(yàn)指標(biāo)

從試驗(yàn)結(jié)果看，適宜作為瀝青混合料的細(xì)集料使用。

為進(jìn)一步驗(yàn)證其路用性能，我們將其按AC-20C為配比設(shè)計(jì)目標(biāo)的要求進(jìn)行下一步的級(jí)配設(shè)計(jì)及車轍試驗(yàn)，結(jié)果見表6及圖3。

表6 天然砂路用性能試驗(yàn)結(jié)果

圖3 天然砂車轍試驗(yàn)結(jié)果

其各項(xiàng)指標(biāo)為三種集料中最優(yōu)。

7 結(jié)語(yǔ)

在上述試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，筆者對(duì)三種原材的外觀進(jìn)行了比較(見圖4)，從比較可見，從石屑到機(jī)制砂到天然砂，其外觀的光圓程度按序在增加，光圓程度的增加帶來(lái)壓實(shí)破壞的減小和強(qiáng)度的增加，這樣的表述也可以解釋三種原材料所做車轍試驗(yàn)表現(xiàn)出的正增長(zhǎng)。

圖4 三種原材料外觀比較

同時(shí)，通過(guò)上述三種細(xì)集料組合模式室內(nèi)車轍試驗(yàn)的數(shù)據(jù)，我們可以看出黃砂瀝青混凝土在高溫條件下的穩(wěn)定性最好，但由于黃砂具有天然酸性，其與瀝青的結(jié)合性能最差，不易于瀝青的粘結(jié)，容易形成水毀。對(duì)瀝青混凝土的耐久性產(chǎn)生不良效果。

可見，人工砂作為一種晉城地區(qū)的地材，完全具備用于瀝青混凝土路面的各項(xiàng)性能要求，它的大規(guī)模使用，可以在不降低路面質(zhì)量的前提下，顯著的降低工程造價(jià)。

［1］JTG F40-2004，公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］JTG E42-2005，公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程［S］.