瀝青混合料GAC-25試驗段生產級配控制分析

白亞光，張曉良，曹勝杰，王衛雷，唐 平，磨煉同

(1.中交第二公路工程局有限公司，西安 710065；2.武漢理工大學硅酸鹽建筑材料國家重點實驗室，武漢 430070)

級配設計是指各種粒徑的礦料如粗集料、細集料、填料按照一定的比例搭配以滿足特定的合成級配要求，其是瀝青混合料中最重要的環節之一。礦料的合成級配對瀝青混合料的性能有巨大的影響，直接影響混合料的密度、孔隙率、流值、動穩定度等，合成級配的改變使礦料比面積發生變化，還會對瀝青用量造成影響，從而影響路面造價[1-4]。礦料的合成級配決定了瀝青混合料的組成和骨架結構，如懸浮密實型結構、骨架空隙型結構和骨架密實型結構等[5,6]。瀝青混合料的骨架作用對路用性能的影響很大，尤其對高溫穩定性的影響尤為顯著，研究表明骨架作用對瀝青高溫性能的貢獻率達到70%以上[6]。礦料級配的穩定性尤為重要，級配的大幅波動會影響混合料的使用性能，因此瀝青混合料在拌合樓拌合過程中嚴格將級配的變異控制在合理范圍內對提高瀝青混合料路用性能和延長路面使用年限等方面具有重要意義。該文從瀝青拌合樓生產配比檢驗、冷料取樣篩分、熱料取樣篩分和燃燒篩分等方面綜合分析了揭惠高速公路LM2標瀝青下面層試驗段生產與施工期間級配波動，并對收集的檢測數據進行數理統計分析，為以后瀝青混合料生產和施工過程中控制礦料級配的穩定提供技術參考。

1 試驗段級配控制

1.1 拌合樓生產配比檢驗

瀝青混合料拌合樓是由很多機械設備組成的設備組群。在運行過程中，料倉分隔不嚴、料斗滲漏、礦粉供料不足、礦料供料不足等原因將引起瀝青混合料礦料級配變異性[7]。因此為了將瀝青拌合樓本身引起的級配變異性降到最低，拌和樓須按試驗室提供的生產配合比進行生產，通過逐盤計算各材料質量反算材料用量比例是否與生產配合比一致。該文分析方法以拌和樓設計每盤集料質量為參考，將不同集料、填料和瀝青質量換算成百分比，根據生產配合比要求，計算出每檔集料的設計質量。然后根據拌和樓輸出的各粒徑礦料的實際用量數據計算平均用量與設計質量的差值并分析其變異性。

表1為揭惠高速LM2標瀝青下面層瀝青混合料拌合樓生產配合比波動情況。隨機選取40盤生產數據，分析結果表明拌合樓實際生產配合比與設計生產配比接近，偏差較小，填料和瀝青質量控制精確，各檔集料含量偏差在設計允許范圍內。圖1和圖2為揭惠高速公路LM2標瀝青下面層試驗段生產的306盤瀝青混合料中不同粒徑集料、填料和瀝青的質量變化。從圖1可以看出粒徑為22～30 mm的集料A各盤質量出現了較大偏差，其熱料設計用量為14%，生產時主要集中在13.5%至16.5%之間波動，平均值14.7%，整體來說略高于設計值，局部大于16%的盤數較少，上下波動1%～2%對瀝青混合料整體影響在可控范圍，可進行適當調整對該集料用量進行精確控制。粒徑為11～22 mm和5.5～11 mm的集料B和C用量較多，設計值分別達到了30%和21%，各盤所占比例波動范圍分別為29%～31%和20%～22%，生產用量控制較好，均達到了設計要求。粒徑為3.5～5.5 mm的集料D設計用量為5%，用量相對很少，生產時可控制在4.5%～5.5%之間波動，平均值5%，達到設計要求。

表1 LM2標瀝青下面層瀝青混合料拌合樓級配變化程度

圖2中的0～3.5 mm細集料設計用量為26%，生產時主要在25%至27%之間波動，平均值25.9%，偏差較小。礦粉和水泥兩種填料在各盤中設計比例分別為2.5%和1.5%，從圖中可以看出礦粉和水泥所占比例生產控制范圍分別為2.4%～2.6%和1.4%～1.7%，其總用量達到設計要求且偏差較小。瀝青用量在各生產盤數中的質量變化小，其生產用量控制較為精確，在3.8%～4.2%之間，平均用量與設計用量一致，均為4.0%。

1.2 冷料取樣篩分檢驗

在瀝青混合料生產期間，在冷料倉傳送帶端頭取混合好的集料，通過取樣篩分檢驗19 mm，9.5 mm，4.75 mm和2.36 mm關鍵篩孔通過率，檢驗所上冷料級配與不含礦粉的目標合成級配是否接近，以減少生產時出現等料溢料問題。表2為揭惠高速LM2標試驗段冷料篩分結果與目標配合比對比結果。從表2中可以看到試驗段冷料篩分結果與目標配合比相吻合，在19 mm、9.5 mm、4.75 mm和2.36 mm關鍵篩孔通過率偏差較小，實現目標配合比上料要求。

表2 試驗段冷料篩分結果與目標配合比對比 w/%

1.3 熱料取樣篩分檢驗

在生產結束后將剩余熱料逐倉卸到裝載機，裝載機在指定位置卸料后，在料堆上按四分法，且每一分三個方位取樣，共計12點取樣后混合均勻，確保取樣的代表性。通過熱料篩分，按生產配合比合成級配，檢驗關鍵篩孔通過率。表3為試驗段施工熱料取樣篩分與生產配合比設計熱料篩分對比分析結果，試驗段施工熱料取樣篩分結果表明,各倉熱料級配與生產配合比設計時的熱料篩分結果基本一致，主要偏差出現在5#倉(3.5～5.5 mm)的4.75 mm通過率較低，但因其在配合比中用量少，對合成級配影響小。

表3 試驗段施工熱料取樣篩分與生產配合比設計熱料篩分對比分析 w/%

注明：A為生產配合比設計熱料篩分；B為試驗段施工熱料取樣篩分；C為目標合成級配；D為生產合成級配；E為試驗段合成級配。

1.4 燃燒篩分檢驗

為了保證瀝青混合料燃燒樣品的代表性，瀝青混合料取樣檢測試驗應統一在瀝青攤鋪機后方靠中間部位取樣，鏟取已攤鋪未碾壓瀝青混合料不少于3處，取樣后再從螺旋喂料器處取料回填。在施工過程中分別對第8車和18車瀝青混合料取樣進行燃燒分析。為保證取樣代表性，選擇取攤鋪機后方中間位置取樣，不得在料車和瀝青攤鋪機螺旋喂料器取料。表4為瀝青混合料取樣燃燒結果與合成級配對比結果，燃燒篩分結果與生產合成級配基本一致，在關鍵篩孔通過率上偏差較小，達到設計要求。

表4 瀝青混合料取樣燃燒結果與生產合成級配對比 w/%

注明：C為目標合成級配；D為生產合成級配；E為試驗段合成級配。

2 結 論

從拌合樓生產配比檢驗、冷料取樣篩分、熱料取樣篩分和燃燒篩分等方面綜合分析了揭惠高速公路LM2標瀝青下面層試驗段生產與施工期間級配波動，基于前述檢測數據得到以下結論：

a.瀝青拌和樓對不同規格集料、填料和瀝青稱取達到生產配合比設計要求，整體控制精度高，特別在瀝青、填料和細料用量上得到很好的保證。3.5～5.5 mm粒徑集料設計用量相對很少，但生產用量控制好，沒有出現較大偏差。22～33 mm粒徑集料有較大波動，可進行適當調整，優化控制集料所占比例。

b.冷料篩分檢驗結果與目標配合比相吻合，在19 mm，19 mm，9.5 mm，4.75 mm和2.36 mm關鍵篩孔通過率偏差較小，實現目標配合比上料要求。

c.熱料取樣篩分結果表明各倉熱料級配與生產配合比設計時的熱料篩分結果基本一致，主要偏差出現在5#倉(3.5～5.5 mm)的4.75 mm通過率較低，但因其在配合比中用量少，對合成級配影響小。

d.燃燒篩分結果與生產合成級配基本一致，在關鍵篩孔通過率上偏差較小，達到設計要求。

[1] 彭 浩,王福成,楊 濤,等.礦料級配對瀝青混合料路用性能影響的試驗分析[J].公路工程,2013,38(2):36-39.

[2] 張爭奇,趙戰利,張衛平.礦料級配對瀝青混合料低溫性能的影響[J].長安大學學報:自然科學版,2005,25(2):1-5.

[3] 孟 巖,李艷春,張艷敏.級配組成對瀝青混合料高溫穩定性能的影響分析[J].公路交通科技,2005,22(10):1-4.

[4] 彭余華,沙愛民,梁漢成,等.級配對瀝青混合料集料離析的影響[J].交通運輸工程學報,2008,8(5):44-48.

[5] 倪 敏.瀝青混合料骨架密實結構評價指標及性能研究[D].西安：長安大學,2015.

[6] 呂偉民,孫大權.瀝青混合料設計手冊[M].北京：人民交通出版社,2007.

[7] 劉 峰.基于拌合樓的礦料級配變異性研究[J].公路與汽運,2012(1):131-134.