基于澳大利亞標(biāo)準(zhǔn)的DG-14HS瀝青混凝土配合比設(shè)計及工程驗證

王黎偉

（中國中鐵股份有限公司 北京 100070）

1 引言

巴布亞新幾內(nèi)亞（英文：Papua New Guinea，以下簡稱“巴新”）高地公路是巴新的重要戰(zhàn)略要道，是巴新高地6省份通往其港口城市萊城（Lae City）的唯一通道，是萊城（Lae City）至納扎布機場（Nadzab Airport）高地公路的重要一段。該公路長約9km，為雙向四車道升級改造項目，設(shè)計速度為80km/h，路面結(jié)構(gòu)為200mm水泥穩(wěn)定碎石次基層+200mm水泥穩(wěn)定碎石基層+50mm熱拌瀝青混凝土[1]，瀝青混凝土為DG-14HS類型。

2 DG-14HS瀝青混凝土原材料及其技術(shù)參數(shù)

按照澳大利亞規(guī)范要求[2]，DG-14HS瀝青混凝土采用瀝青型號為A5S，是一種改性瀝青，采用集料的最大公稱粒徑為14mm[3～4]。該項目A5S瀝青材料主要技術(shù)參數(shù)如表1所示，瀝青相關(guān)技術(shù)指標(biāo)和集料相關(guān)技術(shù)指標(biāo)主要依據(jù)澳大利亞昆士蘭技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。集料由項目部自設(shè)碎石站生產(chǎn)，主要有粗集料（5mm～10mm，10mm～14mm）、細(xì)集料（0mm～5mm）。由于項目所在國無礦粉生產(chǎn)，采用散裝標(biāo)號425普通硅酸鹽水泥替代。

表1 A5S瀝青粘結(jié)料主要技術(shù)參數(shù)

3 DG-14HS試驗配合比

根據(jù)澳大利亞昆士蘭技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，試驗配合比主要通過標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試件正、反面分別擊實50次確定瀝青混合料最佳油石比。本文初步制備了4.7%、5.2%、5.7%、6.2%、6.7%五個等級油石比的瀝青混合料，各油石比分別做4組馬歇爾標(biāo)準(zhǔn)試件，每組4個試件。按規(guī)定開展混和料的穩(wěn)定度試驗和相對密度試驗過程等，各試件的表觀密度、穩(wěn)定度、流值、勁度模量等，如表2所示。根據(jù)實驗結(jié)果，分析了各參數(shù)與油化比的關(guān)系如圖3所示。

表2 馬歇爾試件具體指標(biāo)值

根據(jù)實驗結(jié)果，對具體指標(biāo)繪圖如圖1。

圖1 馬歇爾試件參數(shù)值

由圖3可知，瀝青混合料表觀密度、流值、礦料間隙率三個技術(shù)指標(biāo)完全符合規(guī)范要求，故采用馬歇爾穩(wěn)定度、瀝青飽和度和孔隙率三個指標(biāo)確定最佳油石比。由規(guī)范規(guī)定的指標(biāo)范圍值，確定油石比在5.5～6.1%符合相關(guān)要求。馬歇爾穩(wěn)定度最大值對應(yīng)油石比a1=5.9，瀝青飽和度和孔隙率中值對應(yīng)的油石比a2=5.8，a3=5.8，因此初步確定最佳油石比OAC=5.8%。

為進一步驗證試驗配合比，項目試驗室分別取5.5%，5.8%，6.1%三個油石比進行試驗，馬歇爾試驗結(jié)果見表3。

表3 馬歇爾試件試驗結(jié)果

經(jīng)過進一步驗證，油石比在5.5～6.1%符合規(guī)范要求，目標(biāo)最佳油石比OAC=5.8%。

4 DG-14HS生產(chǎn)配合比設(shè)計

目標(biāo)配合比確定之后，對實際施工的瀝青混合料攪拌站進行施工配合比設(shè)計。本項目采用RD-90型瀝青混凝土攪拌站，攪拌站共設(shè)置4個冷料倉，1#料倉為10～14mm粗集料，2#料倉為5～10mm粗集料，3#和4#料倉為0～5mm細(xì)集料。普通硅酸鹽水泥自水泥散裝罐泵入。各料斗冷料進料采用皮帶運輸。根據(jù)目標(biāo)配合比設(shè)計的集料配合比比例，不斷調(diào)整皮帶運輸速度以接近甚至到達目標(biāo)配合比集料比例。通過上料、烘干、二次篩分，然后進行取樣篩分。經(jīng)反復(fù)調(diào)整，集料級配為：1#倉（10～14mm）：2#倉（5～10mm）：3#和4#倉（0～5mm）：各料倉泵入普通硅酸鹽水泥的比例分別為25：25：44：3，與集料目標(biāo)級配一致。分別按照4.7%，5.2%，5.7%，6.2%，6.7%等油石比生產(chǎn)瀝青混合料，各油石比瀝青混合料制作馬歇爾試件4組，每組4個，進行瀝青混凝料試驗，試驗結(jié)果見表4。

表4 生產(chǎn)配合比馬歇爾試件參數(shù)

根據(jù)表4試驗數(shù)據(jù)，采用線性插值的方法求出最佳油石比為5.9%。為了保險起見按照該油石比再次進行瀝青混合料生產(chǎn)，取樣進行馬歇爾試驗，試驗結(jié)果見表5。

表5 5.9%油石比馬歇爾試件結(jié)果

由表5見，經(jīng)多次取樣驗證油石比為5.9%時，瀝青混合料各參數(shù)相對穩(wěn)定，滿足規(guī)范要求，可進行批量生產(chǎn)。

5 DG-14HS生產(chǎn)配合比的現(xiàn)場驗證

采用上述生產(chǎn)配合比生產(chǎn)的DG-14HS瀝青混凝土對該項目營地門口至主干道50m道路進行試鋪筑，在鋪筑過程中及鋪筑后，進行現(xiàn)場鉆芯取樣進行相關(guān)參數(shù)測定，結(jié)果表明各參數(shù)滿足規(guī)范要求。對鋪筑后的道路進行車轍試驗、滲水試驗及路面構(gòu)造深度試驗，試驗結(jié)果見表6。

表6 生產(chǎn)配合比驗證試驗結(jié)果

由試驗結(jié)果可知，車轍率、車轍深度、滲水、構(gòu)造深度完全滿足規(guī)范要求和路用性能。

6 總結(jié)

本文以巴新某公路工程為依托，通過目標(biāo)配合比設(shè)計、生產(chǎn)配合比設(shè)計以及現(xiàn)場實驗數(shù)驗證，該項目DG-14HS瀝青混凝土的最佳油石比為5.9%，對采用該油石比生產(chǎn)的瀝青混凝土路面的構(gòu)造深度、滲水系數(shù)以及車轍率和車轍深度等實驗證明該瀝青混凝土具有良好的路用性能。