瀝青混合料優(yōu)化設(shè)計在工程中的應(yīng)用研究

王 輝

（南京交通工程檢測有限責(zé)任公司， 江蘇 南京 210000）

0 引言

瀝青路面擁有著行車舒適、道路平整、施工工期短以及材料可再生等優(yōu)點(diǎn)，所以瀝青路面的范圍十分龐大，甚至在全國領(lǐng)先。然而傳統(tǒng)的瀝青混合料其耐溫性和耐久性較差，當(dāng)?shù)罉蜷_通后，經(jīng)過車輛長時間的碾壓下，容易造成路面開裂等問題發(fā)生。而本文將以某高速公路6cm 厚中面層AC-20 瀝青混凝土配合比為主要對象，整合溫度、水穩(wěn)和疲勞性的問題，進(jìn)行進(jìn)一步的試驗(yàn)，從而確定混合料的比例范圍。

1 原材料具體概念

1.1 瀝青性質(zhì)

該高速公路以90 號SBS 成品改性瀝青為原材料，從針入度、延度、軟化度等方面對瀝青的性質(zhì)進(jìn)行測定，數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，其符合公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范和PG70—28 Superpave 瀝青膠結(jié)料中的具體條件。該瀝青的在25℃下彈性恢復(fù)的結(jié)果十分突出，因此該公路不易開裂，擁有較長的使用壽命。

1.2 礦料性質(zhì)

礦料是由集料和礦粉結(jié)合而成，集料的種類直接決定了礦料的基本性質(zhì)，而工程項(xiàng)目集料的采集主要來源于石灰?guī)r，石灰?guī)r的層狀分布可以更好的挑選集料的大小，以此來鞏固混合料的結(jié)構(gòu)。而礦粉主要由石灰石粉末為原材料，石灰石粉末密度較小，可以對結(jié)構(gòu)之間的空隙進(jìn)行有效的填充，從而使結(jié)構(gòu)不易塌陷[1]。材料采集完成后，需對各材料的主要性質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)測定。首先，對于粗集料密度所使用的為網(wǎng)籃法測定，該試驗(yàn)主要適用于體積較大的粗集料，其所運(yùn)用的工具較為便捷，因此在工程中是一項(xiàng)常用的試驗(yàn)技術(shù)。而后，對于細(xì)集料密度通常運(yùn)用李氏比重瓶發(fā)進(jìn)行測定，該方法主要采用煤油作為介質(zhì)。由此，可以測出其密度為2.704g/cm3。礦料的性質(zhì)及密度請參照以下表格。

2 配合比優(yōu)化設(shè)計

瀝青混合料的優(yōu)化離不開對原材料的控制，礦料級配優(yōu)質(zhì)的混合料其粗集料緊密貼合形成基本骨架，從而為混合料提供結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。而大部分細(xì)集料在基本骨架周圍分散，形成次級骨架。密度更小的集料則會將骨架之間的縫隙填滿，使物質(zhì)更加緊湊，逐步形成穩(wěn)定的嵌擠密實(shí)結(jié)構(gòu)[2]。合適的混合料配比率，所有的材料都會發(fā)揮其特性，從而保持混合料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，確保礦料間隙率在準(zhǔn)確的范圍內(nèi)。因此，在特殊的溫度條件下，分別擁有良好的穩(wěn)定性和抗裂性。在對混合料配合比進(jìn)行優(yōu)化時，需要按照高性能瀝青路面技術(shù)手冊的標(biāo)準(zhǔn)，確立正確的工作目標(biāo)，對集料篩網(wǎng)的尺寸進(jìn)行調(diào)整，將體積過大的細(xì)集料充分過篩，使瀝青混合料中各材料的比例符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)瀝青混合料的級配組成測定，采取正確的改進(jìn)措施，其測定結(jié)果如下圖。

而為了確保試驗(yàn)結(jié)論的真實(shí)性，配合比的計算工作采用Superpave 旋轉(zhuǎn)搓揉壓實(shí)成型方法和馬歇爾擊試驗(yàn)方法，以此來對混合料比例的范圍進(jìn)行細(xì)化，從而確定材料的使用參數(shù)。而通過對優(yōu)化的瀝青混合料的基本性質(zhì)進(jìn)行測定，可以準(zhǔn)確的計算出，該種優(yōu)質(zhì)混合料所需要的瀝青用量為4.1，并要求其結(jié)構(gòu)空隙率達(dá)到4%。綜上所述，擁有最佳性能的瀝青混合料所需要的瀝青用量為3.86%。詳細(xì)數(shù)據(jù)請參照以下的表格。

3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

根據(jù)以上內(nèi)容，其結(jié)構(gòu)空隙率和礦料間隙率則為特殊的控制點(diǎn)，說明瀝青混合料的優(yōu)質(zhì)性能與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)息息相關(guān)，但該結(jié)果仍舊需要試驗(yàn)來進(jìn)行證實(shí)，以此更加具有說服力。瀝青混合料動態(tài)穩(wěn)定性的測定，采用輪碾成型法，在高溫的條件下使用車輪對混合料進(jìn)行反復(fù)的碾壓，以此來模擬路面的壓實(shí)工作，碾壓次數(shù)足夠時，需要對混合料的表面進(jìn)行仔細(xì)觀察，查驗(yàn)是否有開裂之處。以此可以證實(shí)優(yōu)化后的混合料具有高強(qiáng)度和耐熱性的特點(diǎn)。而后，在采用馬歇爾擊實(shí)法，制備完整的馬歇爾試件，經(jīng)過浸水稱量等環(huán)節(jié)后，對混合料的水穩(wěn)性進(jìn)一步的測定。在試驗(yàn)的過程中，需經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，盡量減少試驗(yàn)的誤差，從而使測定出的數(shù)據(jù)更加精確[3]。以上兩種方法都是十分傳統(tǒng)的試驗(yàn)項(xiàng)目，具有操作方便，測量準(zhǔn)確的

特點(diǎn)，下圖為得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

?

試驗(yàn)數(shù)據(jù)指明，混合料結(jié)構(gòu)之間需要存在合適比例的空隙，只有在正確的范圍內(nèi)對混合料進(jìn)行配比，才能過使混合料擁有一定的耐高溫和水穩(wěn)性，從而使施工質(zhì)量提高。

4 結(jié)束語

本文以某公路工程為例，將使用材料性質(zhì)進(jìn)行完整體現(xiàn)，使得瀝青混合料的生產(chǎn)前景更加廣泛，其主要參照我國瀝青混合料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并以美國Superpave20s設(shè)計為支持進(jìn)行試驗(yàn)。研究證實(shí)，空隙率和礦料間隙率的大小直接決定了混合料的性能。瀝青混合物優(yōu)化后在高溫或低溫等條件的影響下，仍然可以保持其根本結(jié)構(gòu)，使間隙率一直處在合格的范圍內(nèi)，從而在進(jìn)行施工時，能過保證道路工程的質(zhì)量，不再需要考慮溫度、壓力等問題，從而推動道路工程的發(fā)展。