排水瀝青混合料的礦料級配設(shè)計方法優(yōu)化

郭宏坤　（中鐵四局集團(tuán)第一工程有限公司，安徽　合肥　230041）

排水瀝青混合料的礦料級配設(shè)計方法優(yōu)化

郭宏坤（中鐵四局集團(tuán)第一工程有限公司，安徽合肥230041）

文章在排水瀝青混合料礦料級配骨架-空隙結(jié)構(gòu)基本特點(diǎn)基礎(chǔ)上，介紹礦料級配設(shè)計的流程。結(jié)合長沙黎托路排水瀝青路面施工，實(shí)例闡述排水瀝青混合料礦料級配設(shè)計方法優(yōu)化試驗過程。該方法采用暫定級配確定控制瀝青用量的方法，可以避免排水瀝青混合料配合比最佳瀝青用量確定時多級配、不同瀝青用量的混合料拌制工作，減小析漏試驗組數(shù)，且不影響結(jié)果選定。優(yōu)化的方法使礦料級配設(shè)計從半定量走向定量，從經(jīng)驗走向科學(xué)，具有參考價值。

排水瀝青路面；混合料；礦料級配；優(yōu)化設(shè)計

0　引述

排水瀝青混合料配合比應(yīng)結(jié)合工程地域氣候和交通條件進(jìn)行設(shè)計，避免材料性能的欠缺而引起早期破壞現(xiàn)象和排水、降噪功能的快速減退。礦料級配設(shè)計是瀝青混合料配合比設(shè)計科研、生產(chǎn)及應(yīng)用中的一個基本問題。礦料合成級配中各篩孔礦料對排水瀝青混合料的空隙率、穩(wěn)定度和流值等指標(biāo)起著決定性影響。下面結(jié)合長沙黎托路排水瀝青路面施工，介紹排水瀝青混合料配合比的礦料級配設(shè)計方法。

1　礦料級配的特點(diǎn)

排水瀝青混合料為骨架-空隙結(jié)構(gòu)，屬于連續(xù)開級配的混合料結(jié)構(gòu)，礦料中粗集料較多，形成骨架，細(xì)集料較少，不足以填滿空隙。礦料形成石于石接觸的骨架結(jié)構(gòu)，要求混合料中粗集料骨架空隙率VCAmin比粗集料骨架空隙率VCADRC小或接近。而4.75mm～2.36mm通過率差值大小對骨架的撥開程度影響較大，粗集料拔開系數(shù)應(yīng)控制在1.15以內(nèi)［1］。空隙率是排水瀝青混合料的主要控制指標(biāo)，空隙率大小主要取決于集料的級配組成、顆粒形狀、瀝青用量以及混合料的壓實(shí)程度。其中，礦料級配組成是控制混合料空隙率大小的首要因素。

牛俊明等人通過正交試驗分析了級配對排水性瀝青混合料空隙率的影響，結(jié)果表明：粗集料（4.75mm以上）含量對空隙率影響最顯著，粗集料含量每增加5%，空隙率增加約3%；其次是4.75～9.5mm骨料含量，最后是瀝青用量［2］。

針對最大粒徑13.2mm的排水瀝青混合料，采用規(guī)范推薦的級配范圍，試驗研究9.5mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm和0.075mm篩孔通過率對空隙率指標(biāo)的影響，結(jié)果表明［3］：2.36mm篩孔通過率是影響排水性混合料空隙率和連通空隙率的關(guān)鍵篩孔，在推薦級配范圍內(nèi)2.36mm篩孔通過率每增加1%，空隙率將隨之減小1%左右，同時空隙率與連通空隙率之間存在良好的相關(guān)性。因此在進(jìn)行級配設(shè)計時，應(yīng)通過調(diào)整2.36mm篩孔通過率使之滿足空隙率的要求。

2　礦料級配設(shè)計的流程

長沙黎托路排水瀝青混合料礦料級配設(shè)計中，提出以2.36mm篩孔的通過率在15±3%左右暫定3個級配，采用析漏試驗確定控制瀝青用量，檢測馬歇爾試件空隙率。根據(jù)2.36mm篩孔通過率同空隙率的關(guān)系對集料級配進(jìn)行調(diào)整，來選定合成級配和冷料的配合比。具體設(shè)計流程如下。

圖1　礦料級配設(shè)計流程示意圖

3　礦料級配設(shè)計試驗

排水瀝青混合料礦料級配的確定與目標(biāo)空隙率密切相關(guān)，目標(biāo)空隙率取值應(yīng)根據(jù)建設(shè)所在地的暴雨強(qiáng)度和是否屬嚴(yán)寒地區(qū)來確定。長沙降雨強(qiáng)度入滲強(qiáng)度W≥2mm/min，目標(biāo)空隙率選取20%。

3.1瀝青和集料

試驗使用集料為長沙坪塘玄武巖，礦粉采用石灰?guī)r磨細(xì)粉，高粘度瀝青采用江蘇寶利高粘度改性瀝青。瀝青和集料的主要技術(shù)指標(biāo)分別見表1和表2。

某藻水分離站低藍(lán)藻密度藻漿的藻水分離結(jié)果　表1

集料的主要技術(shù)指標(biāo)試驗結(jié)果　表2

3.2試驗級配計算

試驗級配以2.36mm篩孔通過量14.7%為基準(zhǔn)，在此基準(zhǔn)上±3%為目標(biāo)設(shè)定3種級配。礦料配合比及合成級配曲線圖如表3及圖2所示。

礦料配合比及合成級配　表3

圖2　礦料合成級配曲線

3.3析漏試驗

拌制3種級配4.4%、4.7%、5.0%、5.3%、5.6%瀝青用量的混合料，采用"搪瓷盤法"測定瀝青混合料的黏附損失，試驗溫度為185℃±2℃。析漏試驗結(jié)果如表4及圖3所示。

3種試驗級配析漏試驗結(jié)果　表4

圖3　3種試驗級配析漏試驗結(jié)果

根據(jù)以上的結(jié)果，3種級配的控制瀝青量分別為：下方級配=4.6%、中央級配=4.8%、上方級配= 5.0%。

3.4確定目標(biāo)空隙率對應(yīng)2.36mm通過量

以控制瀝青量進(jìn)行馬歇爾試驗，2.36mm通過質(zhì)量百分率與空隙率曲線如圖4所示。

圖4　2.36mm通過率和空隙率關(guān)系曲線

根據(jù)以上的結(jié)果，排水性瀝青混合料目標(biāo)空隙率20%左右時得到的2.36mm通過量約為13.7%。

3.5選定合成級配和冷料配比

以2.36mm通過質(zhì)量百分率與空隙率曲線關(guān)系，找出與目標(biāo)空隙率20%一致的2.36mm通過率為13.7%，然后根據(jù)2.36mm篩孔通過率同空隙率的關(guān)系對集料級配進(jìn)行調(diào)整，來選定合成級配和冷料的配合比，選定合成級配和冷料的配合比見表5。

選定合成級配和冷料的配合比　表5

4　結(jié)　語

①采用與當(dāng)?shù)氐谋┯陱?qiáng)度相匹配的目標(biāo)空隙率選定2.36mm通過率進(jìn)行礦料級配設(shè)計，一方面可以降低降低路面造價，另一方面可以提高路面使用性能與壽命。

②采用暫定3級配先進(jìn)行析漏試驗確定控制瀝青用量的方法，可以避免最佳瀝青用量確定時多級配、不同瀝青用量的混合料拌制工作，減小析漏試驗組數(shù)，且不影響結(jié)果選定。

③2.36mm和4.75mm篩孔通過率之差決定整個混合料的骨架結(jié)構(gòu)形成，在選擇排水性瀝青混合料級配時，應(yīng)該盡量減少2.36mm和4.75mm篩孔通過率之差，宜控制在7%～10%之間。

［1］王玉果，李斌.2.36～4.75mm材料對瀝青混合料性能指標(biāo)影響分析［A］.全國公路建設(shè)和養(yǎng)護(hù)優(yōu)秀論文集［C］.2010.

［2］牛俊明，趙平均，許永明.排水性瀝青混合料抗滑層設(shè)計方法研究［J］.西安公路交通大學(xué)學(xué)報，1997（1）.

［3］邢明亮，陳拴發(fā)，陳華鑫，王秉綱.級配組成對排水性混合料空隙率影響研究［J］.武漢理工大學(xué)學(xué)報，2009（17）.

U416.217

B

1007-7359（2016）04-0184-02

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.04.072

郭宏坤（1973-），男，安徽肥東人，畢業(yè)于安徽建筑大學(xué)，本科，高級工程師。