熱拌瀝青混合料的配合比設(shè)計探討

華鳳祥

摘要：瀝青混合料的配合比設(shè)計是施工過程中十分重要的工作，配合比設(shè)計的結(jié)果直接影響到瀝青路面的施工質(zhì)量和使用壽命。文章以253省道、321省道沛縣城區(qū)改線段路面工程瀝青混凝土下面層AC-25C型為例，淺析熱拌瀝青混合料的目標(biāo)配合比設(shè)計、生產(chǎn)配合比設(shè)計及生產(chǎn)配合比驗證三個階段的控制要點。

關(guān)鍵詞：瀝青混合料；配合比設(shè)計；控制要點；瀝青路面；原材料控制 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：U414 文章編號：1009-2374（2016）05-0004-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.05.003

1 原材料控制

原材料是保證瀝青混凝土路面施工質(zhì)量的第一步，也是最重要的一個控制環(huán)節(jié)。不同的料源、不同的批次，施工使用的材料與配合比設(shè)計使用的材料的不一致性，都直接影響著瀝青混合料的配合比設(shè)計在施工控制中的實用性。所以要完成一個好的配合比設(shè)計，控制好原材料質(zhì)量是首要條件，這就要求施工單位要把控好原材料的質(zhì)量保證“三關(guān)”：首先是招標(biāo)及訂貨關(guān)，供貨單位必須提供各種原材料的質(zhì)量檢測報告；其次是進(jìn)貨關(guān)，供貨單位供應(yīng)的原材料有可能違背投標(biāo)時的承諾，進(jìn)貨時必須重新檢驗；最后是使用及保管關(guān)，材料進(jìn)場后的存貯、堆放、管理是保證材料質(zhì)量必須重視的第

三關(guān)。

1.1 瀝青

瀝青是瀝青混合料中最關(guān)鍵的材料，瀝青使用性能的好壞直接決定瀝青路面的使用壽命。在本工程中，根據(jù)設(shè)計文件要求，使用的瀝青為SBS改性瀝青（I-D），該瀝青的高溫、低溫性能都較好，且有良好的彈性恢復(fù)性能。按照合同要求，瀝青作為關(guān)鍵的材料被列為甲供，是業(yè)主通過招標(biāo)直接從生產(chǎn)廠家訂購的，且供應(yīng)商提供了該型材料的基質(zhì)瀝青的質(zhì)量檢測報告；在瀝青材料進(jìn)場時，施工單位的工地試驗室按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTG E20-2011）中的方法要求嚴(yán)格進(jìn)行了抽檢，檢測各項技術(shù)指標(biāo)符合設(shè)計及《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）中對聚合物改性瀝青SBS（I-D）的技術(shù)要求。進(jìn)場的合格瀝青被貯備在專用貯備罐中，并在貯備罐中加設(shè)了攪拌設(shè)備來保證使用時的均勻性。進(jìn)場聚合物改性瀝青SBS（I-D）主要指標(biāo)如表1。

1.2 集料

集料是瀝青混合料配合比設(shè)計中礦料級配的主要組成部分，也是主要受力支撐材料，是瀝青混凝土路面的骨架，其均勻程度、顆粒形狀和表面粗糙度決定著瀝青混合料的嵌擠力及摩阻力。礦料級配的好壞直接影響著瀝青混合料的各項性能指標(biāo)，要想配出較理想的合成礦料級配，施工單位把控好集料的質(zhì)量保證三關(guān)至關(guān)重要。在本工程中，集料是施工單位通過招標(biāo)選定符合條件的大型采石場供應(yīng)，且要求采石場所用的振動篩與生產(chǎn)拌和設(shè)備所用的熱倉振動篩篩孔尺寸一致。為加強進(jìn)料關(guān)的管理，除工地試驗室對進(jìn)場材料逐批檢驗外，工程單位還在采石場派駐監(jiān)理和材料員，對生產(chǎn)供應(yīng)的材料進(jìn)行監(jiān)督。為保證進(jìn)場后的各種規(guī)格集料不相互混雜和弄臟，工地瀝青混凝土拌和站對進(jìn)站道路及貯料場地進(jìn)行了硬化，并在不同規(guī)格的料堆間設(shè)置了隔離墻、搭設(shè)了防雨棚。進(jìn)場集料按《公路工程集料試驗規(guī)程》（JTG E42-2005）檢測，其主要指標(biāo)見表2：

2 目標(biāo)配合比設(shè)計

2.1 確定礦料配合比

按照《公路工程集料試驗規(guī)程》（JTG E42-2005）規(guī)定的方法，對上述進(jìn)場的各種合格礦料分別取樣進(jìn)行常規(guī)指標(biāo)檢測和水洗篩分。此時的控制要點是在料堆上取樣時一定要取有代表性的樣品，這樣才能確保配合比設(shè)計的結(jié)果代表真正拌和機拌和的實際級配。根據(jù)各種規(guī)格礦料的篩分結(jié)果，借助電子計算機的電子表格用試配法進(jìn)行礦料配合比設(shè)計。在試配控制過程中，要力求設(shè)計級配曲線與施工要求的級配范圍的中值線基本重合，且不得有太多的鋸齒形交錯和0.3～0.6mm范圍內(nèi)不出現(xiàn)“駝峰”。當(dāng)反復(fù)調(diào)整不能滿意時，宜更換部分原材料重新設(shè)計。通過多次試配，本工程的礦料配合比組成為：9.5～31.5mm碎石24%，9.5～19mm碎石18%，4.75～16mm碎石24%，2.36～9.5mm碎石11%，機制砂20%，礦粉3%。級配曲線見圖1：

2.2 確定最佳油石比

根據(jù)《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》（JTG D50-2006）推薦的油石比范圍并結(jié)合本地的實踐經(jīng)驗，選擇了適宜AC-25C型瀝青混合料的油石比估算目標(biāo)值為4.2%。按以上礦料配合比組成，按0.5%的油石比間隔變化，分別以油石比3.2%、3.7%、4.2%、4.7%、5.2%準(zhǔn)備五份目標(biāo)配合比馬歇爾試驗用原材料。用試驗室的瀝青混合料拌和機拌制出五種油石比的瀝青混合料，并按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTG E20-2011）規(guī)定的方法，擊實成型馬歇爾試件，測定出其各項物理指標(biāo)和力學(xué)性質(zhì)，見表3：

以表3中油石比為橫坐標(biāo)，馬歇爾試驗各項指標(biāo)為縱坐標(biāo)，將試驗結(jié)果點成圖表，并連成圓滑的曲線圖。分別可由圖得出：a1=3.8%，a2=4.6%，a3=4.1%，a4=4.1%，OACmin=3.5%，OACmax=4.6%。

3 生產(chǎn)配合比設(shè)計

3.1 確定各熱料倉礦料配合比

根據(jù)目標(biāo)配合比設(shè)計中的礦料組成比例及瀝青混合料拌和機的每小時生產(chǎn)量，分別計算出各種礦料的每小時供料量，對拌和機反復(fù)進(jìn)行冷料匹配調(diào)試，直至各冷料倉的供料量達(dá)到目標(biāo)配合比設(shè)計要求。待拌和機調(diào)試完畢后，開機給熱倉供料進(jìn)行取樣，必須從拌和機二次篩分后進(jìn)入各熱料倉的材料中取樣。此時的控制要點是各熱料倉取樣必須取熱料倉中部有代表性的料，且取樣至少應(yīng)在干拌5次以后進(jìn)行。取樣后，按照《公路工程集料試驗規(guī)程》（JTG E42-2005）規(guī)定的方法，對各熱倉樣品進(jìn)行水洗篩分。根據(jù)篩分結(jié)果，借助電子計算機的電子表格用試配法進(jìn)行熱倉礦料配合比的設(shè)計。在試配控制過程中，要力求設(shè)計級配曲線與施工要求的級配范圍的中值線基本重合，并且要接近目標(biāo)配合比設(shè)計的級配曲線。通過多次試配調(diào)整，本工程各熱料倉礦料配合比組成為：6號倉∶5號倉∶4號倉∶3號倉∶2號倉∶1號倉∶礦粉=14∶16∶14∶20∶8∶25∶3。級配曲線見圖2：

3.2 確定生產(chǎn)的最佳油石比

以目標(biāo)配合比設(shè)計的最佳油石比4.2%為基準(zhǔn)，按0.3%的油石比間隔變化，分別以3.9%、4.2%、4.5%的油石比和計算確定的各熱料倉礦料配合比準(zhǔn)備三份馬歇爾試驗用材料。用試驗室的瀝青混合料拌和機拌制出三種油石比的瀝青混合料，并按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTG E20-2011）規(guī)定的方法進(jìn)行馬歇爾試驗。通過檢測三種油石比的馬歇爾試驗結(jié)果全部滿足規(guī)范要求，通過優(yōu)化比較，選擇4.2%為生產(chǎn)最佳油石比。按最佳生產(chǎn)配合比做一組馬歇爾試件，進(jìn)行浸水馬歇爾試驗，得出浸水殘留穩(wěn)定度為86%，符合規(guī)范規(guī)定不得小于80%的要求。試驗結(jié)果見表4和表5：

4 生產(chǎn)配合比驗證

4.1 瀝青混合料油石比和礦料級配檢測

按照確定的生產(chǎn)配合比進(jìn)行試拌試鋪，在施工過程中分別從拌和站和施工現(xiàn)場隨機取樣，并按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTG E20-2011）規(guī)定的方法采用離心法進(jìn)行抽提試驗。經(jīng)多次抽樣檢測，瀝青混合料的油石比均滿足規(guī)范規(guī)定的±0.3%要求。按照《公路工程集料試驗規(guī)程》（JTG E42-2005）規(guī)定的方法，分別對抽提試驗后的礦料進(jìn)行水洗篩分，礦料級配曲線也全部滿足規(guī)范要求，并且與生產(chǎn)級配曲線相接近。

4.2 瀝青混合料物理指標(biāo)和力學(xué)性能檢測

在試拌試鋪施工過程中分別從拌和站和施工現(xiàn)場隨機取樣，采用與目標(biāo)配合比設(shè)計相同的成型方法制備試件，按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTG E20-2011）規(guī)定的方法進(jìn)行馬歇爾試驗，檢測其馬歇爾穩(wěn)定度為13.6kN，浸水殘留穩(wěn)定度為85.7%、空隙率為4.5%，均能滿足規(guī)范要求。

4.3 瀝青混凝土壓實度檢測

通過對完成的試鋪路段進(jìn)行鉆芯取樣，檢測其路面壓實度平均值為98.5%，變異系數(shù)為0.81%，這說明施工機械的類型、數(shù)量、組合方式和壓實工藝均能滿足施工需要。

5 結(jié)語

熱拌瀝青混合料的目標(biāo)配合比設(shè)計、生產(chǎn)配合比設(shè)計及生產(chǎn)配合比驗證是一個完整的整體，只有通過這三個階段的設(shè)計才能找到一個平衡點，得出一個材料、性能、經(jīng)濟各方面都滿意的標(biāo)準(zhǔn)配合比，用以科學(xué)地指導(dǎo)生產(chǎn)施工。

（責(zé)任編輯：周 瓊）