浦南高速公路瀝青混合料配合比設計覆核研究(1)

2021-01-08 建設工程教育網

  1.引言

  浦南高速公路路面結構採用32cm水穩底基層,15cm級配碎石基層,16cmATB-25瀝青碎石基層、6cmAC-20C下面層、4cmAC-13C上面層。底基層與級配碎石基層間噴灑1cm厚的乳化瀝青(慢裂)封層。規範規定對瀝青混合料配合比的設計採用三階段配合比設計法。這三階段分別為目標配合比設計階段、生產配合比設計階段、生產配合比驗證階段(試拌、試鋪階段)。這一方法的目的是為了使設計程序化和深入化,使設計結果更加符合生產實際,以充分起到指導施工的作用。下面就浦南高速公路瀝青混合料配合比設計覆核研究談幾點體會。

  2.目標配合比設計覆核 

  2.1 原材料檢測要保證工程質量,必須對工程材料進行嚴格的選擇和檢驗,這也是在瀝青混合料配合比設計前必不可少的一個重要環節。組成瀝青混合料的原材料主要有:不同規格的粗集料、細集料、填充料(礦粉)、膠結料(瀝青)。選擇原材料基本原則是:技術性好(滿足技術指標要求),經濟性好,結合環保就地取材。

  2.1.1瀝青瀝青是瀝青混合料的主要組成材料之一,是決定瀝青混合料質量的主要因素。因此選擇瀝青時,除了要注意瀝青自身品質的優劣以外,還要注意瀝青標號對當地環境、氣候的適應性,既要兼顧冬季的抗裂性,又要兼顧到夏季的抗塑變能力。浦南高速公路夏季溫度高、高溫持續時間長,屬重載交通,而且地處山區,坡道、彎道較多,故在瀝青碎石基層及下面層選用A級70瀝青,上面層選用SBS改性瀝青(I-D型)。

  2.1.2集料粗、細集料應從源頭把關,做到潔淨、乾燥。粗集料的壓碎值、磨光值、磨耗值、粘附性、針片狀顆粒含量、吸水率等指標應滿足現行規範要求;細集料潔淨程度、表觀相對密度、堅固性、稜角性等指標均應滿足現行規範要求。對已經選定材料來說,在料源變化不大的情況下,由於破碎工藝不同,加上破碎場管理上的問題,針片狀顆粒含量、<0.075mm顆粒含量、砂當量等指標會產生較大波動,我試驗室對此進行嚴格把關。在配合比設計覆核工作中,碰到最多的是細集料砂當量不合格,要求施工單位整改,主要措施是片石衝洗,破碎場加大除塵。原材料符合要求方可進行配合比試驗,並要求監理試驗室加強抽檢,保證正常施工時原材料質量穩定。

  2.1.3填料選擇填料時一定要考慮能否滿足親水性和細度要求,能否改善瀝青與集料的粘結力。根據集料不同性質選擇不同的填料,對於鹼性集料,可選擇磨細的石粉作填料;對於中性材料,可使用磨細的石灰石粉;另外,根據不同情況還可選用水泥消石灰等作填料。浦南高速公路採用的填料為礦粉摻20%消石灰。

  2.2 級配方案選用選擇合適的瀝青混合料級配類型是確保瀝青混凝土路面面層質量的前提。瀝青混合料面層的設計一般依據《公路瀝青路面施工技術規範》(JTGF40-2004)。在進行配合比設計時,應儘量使級配曲線在規範中值處圓順、少折角,通常情況下,合成級配曲線宜儘量接近設計級配中限,尤其應使0.075mm、2.36mm和4.75mm篩孔的通過量儘量接近設計級配範圍的中限;對於重交通的高速公路面層,宜偏向級配範圍的下(粗)限。

  在對原材料進行多次篩分試驗後,確定單檔集料級配穩定的情況下,根據本省其他路段已有經驗,預估一個適宜的瀝青含量進行室內馬歇爾試驗,初定一個級配做為設計級配。浦南高速公路共設計覆核了27個目標合比(其中ATB-2511個、AC-20C10個、AC-13C6個),結合馬歇爾所得各項指標結果兼顧所選用集料實際生產比例,選用級配方案參見表1~3,圖1~3.:

  2.3馬歇爾試驗以預估的瀝青含量為中值按±0.3%分別成型三組馬歇爾試件,測定試件的各項指標,如果試驗結果不滿足規範要求,則需重新調整級配比例,重新進行馬歇爾試驗。

  馬歇爾試驗得到的主要試驗結果為空隙率,按省高指施工指南要求,瀝青混凝土空隙率宜控制在3%~7%之間。浦南高速公路瀝青路面ATB-25碎石基層空隙率一般控制在4.8%~5.3%之間,AC-20C下面層空隙率一般控制在4.5%~5.0%之間,AC-13C上面層空隙率一般控制在4.0%~4.5%之間。2.4瀝青含量的確定根據浦南高速公路的設計特點,瀝青含量在滿足規範的要求下,儘量取低值。

  2.5配合比設計檢驗根據我省實踐經驗,配合比設計檢驗主要進行旋轉壓實試驗、水穩定性檢驗和高溫穩定性檢驗。根據驗證結果,若達不到相關規定則另選材料、調整級配或採取其他措施重做試驗,直到符合要求,確定出較理想的目標配合比。

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