淺談AC-25C瀝青混凝土目標配合比設(shè)計

■尤亞珍

(福建省華福工程檢測有限公司，泉州 362000)

1 引言

瀝青混凝土路面是由瀝青作為膠凝材料，各種粗、細集料作為骨架材料，并添加一定的填充料(礦粉、鋼纖維、植物纖維等)、添加劑(抗剝落劑等)經(jīng)過充分攪拌形成的一種混合料攤鋪而成。作為一種無接縫的連續(xù)式路面，瀝青路面具有施工快捷、開放交通快、可分期分段施工、維護方便、可再生利用、良好的耐久性和抗滑性、優(yōu)越的減震吸聲性能、行車平穩(wěn)舒適等眾多優(yōu)點，越來越多地用于各種高等級路面及市政道路路面。瀝青混凝土目標配合比設(shè)計是瀝青混凝土路面施工的首要環(huán)節(jié)，也是決定施工質(zhì)量的主要因素。

2 原材料對比選擇

根據(jù)設(shè)計圖紙的要求，以及大批量采購的連續(xù)性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟性，對周邊地區(qū)的原材料進行調(diào)查，選定符合設(shè)計及規(guī)范要求的原材料。設(shè)計對原材料的各種要求如表 1～3所示：

表1 70號A級道路石油瀝青技術(shù)要求

表2 瀝青表層用粗集料質(zhì)量技術(shù)要求

表3 瀝青混合料細集料質(zhì)量技術(shù)要求

設(shè)計對各種原材料的要求基本與 《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40-2004中的要求一致，除了粗集料的壓碎值指標比規(guī)范的要求放寬2%(規(guī)范中粗集料的壓碎值要求為≤26%)外。這主要考慮項目所地區(qū)域盛產(chǎn)偏酸性的花崗巖，而花崗巖的壓碎值在同等抗壓強度下，與其他巖性的粗集料相比壓碎值相對偏低。

在調(diào)查及借鑒同類材料、同類公路配合比設(shè)計成功經(jīng)驗和使用情況的基礎(chǔ)上，經(jīng)過試驗檢驗合格后，最終選用的原材料廠家及規(guī)格如表4所示：

表4 原材料規(guī)格

由于選用林墩碎石場生產(chǎn)的粗集料為酸性花崗巖，粗集料與瀝青粘附性達不到設(shè)計要求，試驗中摻入瀝青含量0.3%的抗剝落劑后，經(jīng)檢驗指標合格。

3 目標配合比設(shè)計

3.1 礦料級配的選擇

根據(jù)設(shè)計對各種瀝青混合料礦料級配(見表5)的要求，借用計算機采用試配法計算3組合成級配分別為設(shè)計要求級配范圍的上值、中值和下值。對粗集料、細集料、機制砂及礦粉分別按3種不同比例進行摻配后得到三種級配(見表 6、表 7)。

表5 瀝青混合料礦料級配要求

表6 AC-25C摻配比例

表7 AC-25C摻配后礦料級配

根據(jù)以往經(jīng)驗選擇4%油石比并摻加瀝青用量0.3%的抗剝落劑，分別制作3個級配的馬歇爾試件，測定其空隙率及瀝青飽和度(結(jié)果見表8)。

表8 馬歇爾試件指標

根據(jù)試驗結(jié)果可以看出，摻比2方案的馬歇爾試件指標比較接近設(shè)計要求(見表9)的指標中值，結(jié)合經(jīng)驗選擇摻比2方案的摻配比例，即 4.75mm～9.5mm∶9.5mm～13.2mm∶13.2mm～19mm∶19mm～26.5mm∶機制砂∶礦粉=11∶14∶5∶33∶34∶3。

表9 密級配瀝青混合料技術(shù)標準

3.2 最佳油石比的確定

根據(jù)以往經(jīng)驗，預(yù)估最佳油石比為4.0%。按已確定摻比2方案的礦料級配，取3.0%、3.5%、4%、4.5%、5%共5個不同油石比，分別按設(shè)計要求的兩面各75次擊實及規(guī)范的操作方法成型馬歇爾試件，每一組試件的試件數(shù)為6個。分別檢測5種油石比下的馬歇爾技術(shù)指標，結(jié)果見表10。

表10 目標配合比馬歇爾試件試驗參數(shù)

以油石比為橫坐標，以瀝青混合料馬歇爾試件的密度、穩(wěn)定度、流值、空隙率及瀝青飽和度為縱坐標，將試驗結(jié)果繪制成關(guān)系曲線，如圖1所示。

根據(jù)圖1可知，馬歇爾穩(wěn)定度最大值、理論最大密度最大值、空隙率范圍的中值、飽和度范圍的中值所對應(yīng)的油石比，分別為4.25%、4.25%、3.85%、3.95%。取4個值的平均值作為最佳油石比的初始值OAC1，即OAC1=(4.25%+4.25%+3.85%+3.95%)/4=4.08%。取馬歇爾穩(wěn)定度、空隙率、流值、飽和度指標均符合設(shè)計要求所對應(yīng)的油石比范圍，即4個指標符合設(shè)計要求所對應(yīng)的油石比共同范圍3.45～4.45。以此范圍的中值作為最佳油石比的中值 OAC2，即 OAC2=(3.45+4.45)/2=3.95%。

在圖1中，如果油石比為OAC1時，其對應(yīng)的馬歇爾試件各項指標應(yīng)滿足設(shè)計要求。若馬歇爾試件各項指標不滿足設(shè)計要求，應(yīng)重新進行配合比設(shè)計；若馬歇爾試件各項指標均滿足設(shè)計要求時，由OAC1及OAC2結(jié)合交通特性、道路等級、瀝青路面的類型、氣候條件以及工程實踐經(jīng)驗等因素進行綜合分析，以確定最佳油石比。

一般情況下，當OAC1和OAC2的差值不超過0.3%個單位時，可取二者的平均值作為最佳油石比OAC。即OAC=(OAC1+OAC2)/2=(4.08%+3.95%)/2=4.0%。若OAC1和OAC2的差值超過0.3%個單位時，應(yīng)分別按兩個油石比拌制瀝青混合料，進行水穩(wěn)性試及高溫穩(wěn)定性試驗，通過試驗結(jié)果結(jié)合設(shè)計要求及現(xiàn)場施工來決定。

圖1 油石比與各馬歇爾指標關(guān)系曲線系圖

3.3 瀝青混合料的性能檢驗

以計算所得的礦料級配和最佳油石比按規(guī)范要求拌制瀝青混合料進行性能驗證試驗。經(jīng)檢驗，所檢各項指標均滿足設(shè)計及 《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40-2004的要求(按規(guī)范規(guī)定，只有上面層及中面層進行配合比設(shè)計時，應(yīng)做車轍試驗以檢驗抗車轍能力。因AC-25C為下面層，所以不做抗車轍試驗)。檢驗結(jié)果見表11。

表11 瀝青混合料性能檢驗

3.4 確定目標配合比

通過對礦料級配及最佳油石比的確定，以及相關(guān)的性能檢驗，最終確定目標配合比為：

4.75～9 .5mm∶9.5～13.2mm∶13.2～19mm∶19～26.5mm∶機制砂∶礦粉=11∶14∶5∶33∶34∶3；

油石比為4.0%；加摻瀝青用量0.3%的抗剝落劑。

4 結(jié)語

瀝青混凝土目標配合比的設(shè)計工作是保證工程正常施工的前提和保證工程質(zhì)量的關(guān)鍵。從原材料、級配范圍、瀝青用量的選擇到標準配合比確定的各個環(huán)節(jié)，必須結(jié)合施工現(xiàn)場實際情況，嚴格按設(shè)計圖紙、施工規(guī)范的要求進行設(shè)計。