S248線(xiàn)瀝青混合料上面層材料強(qiáng)度提升與優(yōu)化★

黃 時(shí) 倉(cāng)

(韶關(guān)市金禧城市建設(shè)投資有限公司，廣東 韶關(guān) 512000)

0 引言

韶關(guān)市位于廣東省，根據(jù)國(guó)家氣象信息中心提供的氣象數(shù)據(jù)，分析廣東省近30年的氣溫及降雨?duì)顩r發(fā)現(xiàn)，與其他省內(nèi)城市相比，韶關(guān)市的高溫最高、低溫最低，平均年降雨量在省內(nèi)較少，在全國(guó)范圍內(nèi)平均年降水量依然較大。依據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》[1]，韶關(guān)市屬于夏炎熱—冬暖—潮濕區(qū)。由于韶關(guān)市溫度高，降雨量大，因此需重點(diǎn)考慮混合料高溫穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性。

針對(duì)瀝青混合料優(yōu)化設(shè)計(jì)，楊慧光等[2]應(yīng)用Excel的“規(guī)劃求解”功能進(jìn)行瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)的優(yōu)化計(jì)算，并利用“圖表向?qū)А惫δ芾L出級(jí)配要求和合成級(jí)配曲線(xiàn)圖。姚愛(ài)玲等[3]認(rèn)為目前混合料配合比設(shè)計(jì)方法比較繁瑣，開(kāi)發(fā)了采用面向?qū)ο蠼＜夹g(shù)的配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)。劉朝暉等[4]采用SAC級(jí)配設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)瀝青混合料級(jí)配，并采用VCADRF級(jí)配驗(yàn)證法進(jìn)行驗(yàn)證和調(diào)整。李晉峰[5]從抗車(chē)轍角度進(jìn)行考慮，基于抗剪性能對(duì)瀝青混合料進(jìn)行配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)。趙友松[6]為了提高瀝青混合料的高溫性能，通過(guò)調(diào)整工程級(jí)配范圍、降低瀝青用量、增大混合料空隙率等措施進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。張鐵志等[7]以正交試驗(yàn)優(yōu)化的技術(shù)指標(biāo)為基礎(chǔ)，考慮原材料成本，運(yùn)用功效系數(shù)法對(duì)配合比進(jìn)行優(yōu)化。

本文考慮了韶關(guān)市的氣候條件，依托S248線(xiàn)韶關(guān)市區(qū)過(guò)境段黃金村大橋至韶關(guān)鋼鐵廠公路改線(xiàn)工程二期(大學(xué)路—韶關(guān)鋼鐵廠)湞江段上面層，對(duì)AC-13瀝青混合料配合比進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并進(jìn)行路用性能驗(yàn)證。

1 原材料性能

1.1 瀝青

瀝青采用SBS改性瀝青，依據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》[8]對(duì)原材料進(jìn)行試驗(yàn)，相關(guān)技術(shù)指標(biāo)如表1所示。瀝青軟化點(diǎn)為76.4 ℃，高溫穩(wěn)定性比較好；5 ℃延度為29.9 cm，在低溫條件下不易脆裂，瀝青的性能良好；25 ℃彈性恢復(fù)為99.9%，高溫性能好。

表1 改性瀝青技術(shù)指標(biāo)

1.2 集料

粗集料技術(shù)指標(biāo)檢驗(yàn)結(jié)果如表2所示。壓碎值為6.3%，遠(yuǎn)小于規(guī)定值26%，集料之間的摩擦嵌擠良好；對(duì)瀝青的粘附性為5級(jí)，抗水剝落性能好；此外，粗集料中的針片狀顆粒含量也比較小，細(xì)集料和礦粉指標(biāo)也滿(mǎn)足規(guī)范要求。

表2 粗集料技術(shù)指標(biāo)

2 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)及性能驗(yàn)證

2.1 礦料配合比組成設(shè)計(jì)

依據(jù)集料篩分結(jié)果及規(guī)范設(shè)計(jì)礦料級(jí)配，目標(biāo)配合比合成級(jí)配結(jié)果如圖1所示。

AC-13瀝青混合料公稱(chēng)最大粒徑13.2 mm，關(guān)鍵性篩孔尺寸2.36 mm的通過(guò)率為32.4%，小于40%，滿(mǎn)足粗型密級(jí)配AC-13C關(guān)鍵性篩孔尺寸通過(guò)率，符合韶關(guān)地區(qū)夏季高溫的情況；且級(jí)配位于規(guī)范中值與下限之間，呈S型級(jí)配曲線(xiàn)。

2.2 確定最佳油石比

采用4.0%，4.3%，4.6%，4.9%，5.1%五種油石比，制備馬歇爾試件進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果如表3所示；確定最佳油石比為4.8%，最佳瀝青用量對(duì)應(yīng)的馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表3 AC-13不同油石比的馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

表4 AC-13最佳油石比的馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

2.3 瀝青混合料性能檢驗(yàn)

在最佳瀝青油石比條件下，對(duì)高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性、低溫抗裂性進(jìn)行檢驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 AC-13瀝青混合料性能檢驗(yàn)

AC-13C瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度平均值為8 458次/mm，遠(yuǎn)高于規(guī)范規(guī)定值不小于2 800次/mm，該級(jí)配下的瀝青混合料高溫穩(wěn)定性很好；殘留穩(wěn)定度和殘留強(qiáng)度比均比規(guī)范下限值大，滿(mǎn)足水穩(wěn)性要求；瀝青混合料有很好的路用性能，可以在此目標(biāo)配合比基礎(chǔ)上進(jìn)行生產(chǎn)配合比的設(shè)計(jì)。

3 生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)及優(yōu)化

3.1 生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)

熱倉(cāng)料分為12 mm～18 mm,6 mm～12 mm,3 mm～6 mm,0 mm～3 mm四種規(guī)格。以目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)為參考，從拌合樓各熱料倉(cāng)取出的集料進(jìn)行密度和篩分試驗(yàn)，再根據(jù)篩分結(jié)果進(jìn)行生產(chǎn)配合比級(jí)配的調(diào)試，初步確定了兩種級(jí)配，如表6所示。

表6 AC-13礦料級(jí)配組成

在生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)結(jié)果中，級(jí)配1以5.0%的油石比、級(jí)配2以4.8%，5.0%的油石比進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，結(jié)果如表7所示。

表7 AC-13生產(chǎn)配合比馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

對(duì)比兩種級(jí)配試驗(yàn)結(jié)果，從穩(wěn)定度和流值角度考慮級(jí)配2的結(jié)果優(yōu)于級(jí)配1，但級(jí)配2的空隙率和礦料間隙率小于規(guī)范值，應(yīng)增大粗集料比例，減小細(xì)集料比例，綜合以上分析，初步確定上面層AC-13生產(chǎn)配合比級(jí)配結(jié)果如表8所示。

表8 AC-13生產(chǎn)配合比級(jí)配設(shè)計(jì)結(jié)果

3.2 生產(chǎn)配合比優(yōu)化

為了對(duì)生產(chǎn)配合比進(jìn)行合理優(yōu)化，對(duì)熱料倉(cāng)集料進(jìn)行二次篩分試驗(yàn)，與第一次篩分結(jié)果相比，篩孔尺寸為12 mm～18 mm 和3 mm～6 mm的集料質(zhì)量通過(guò)百分率增加，說(shuō)明集料整體偏細(xì)，應(yīng)增加粗集料的比例，減少細(xì)集料的用量。優(yōu)化后的生產(chǎn)配合比級(jí)配設(shè)計(jì)結(jié)果如表9所示。對(duì)級(jí)配以4.8%，5.0%的油石比進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表10。

表9 AC-13生產(chǎn)配合比級(jí)配優(yōu)化

表10 AC-13生產(chǎn)配合比馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

分析發(fā)現(xiàn)，油石比為4.8%的混合料空隙率超過(guò)了規(guī)范規(guī)定的取值范圍4%～5%，油石比為5.0%的空隙率也偏高，說(shuō)明細(xì)集料偏少，應(yīng)適當(dāng)增加細(xì)集料的百分比。根據(jù)上述分析，確定最終生產(chǎn)配合比級(jí)配如表11所示。

表11 AC-13生產(chǎn)配合比級(jí)配結(jié)果

4 試驗(yàn)路性能評(píng)價(jià)

對(duì)試驗(yàn)路鉆芯取樣，進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，馬歇爾實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表12。其高溫穩(wěn)定性(車(chē)轍試驗(yàn))和水穩(wěn)定性(凍融劈裂試驗(yàn))試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表13。

表12 馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

表13 試驗(yàn)路性能評(píng)價(jià)

通過(guò)以上結(jié)果可知，反映瀝青混合料高溫性和水穩(wěn)性的指標(biāo)均滿(mǎn)足規(guī)范并遠(yuǎn)高于規(guī)定值，AC-13瀝青混合料具有良好的高溫穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性。

5 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合韶關(guān)市氣候特點(diǎn)，以當(dāng)?shù)毓こ添?xiàng)目為依托，通過(guò)配合比設(shè)計(jì)及優(yōu)化，并對(duì)試驗(yàn)路的使用性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，確定了上面層AC-13瀝青混合料級(jí)配及最佳瀝青用量，瀝青混合料表現(xiàn)出了良好的路用性能，為類(lèi)似氣候特點(diǎn)地區(qū)的路面設(shè)計(jì)提供參考。