澆筑式瀝青混合料配比設(shè)計方法與施工技術(shù)

焦利敏

(太原市筑鑫市政工程檢測有限公司，山西太原 030024)

0 引言

澆筑式瀝青混凝土是一種新型的瀝青混合料，代號為GA，它是由高含量的瀝青和高比例的礦粉以及一定粗集料在220℃高溫下，經(jīng)長時間拌制，形成一種粘稠的具有類似于水泥砂漿的流動性的混合料。GA施工澆筑后，用抹刀抹平，無需壓路機碾壓，待其冷卻后即可密實成型。由于它具有這些優(yōu)點，一般將其用于大、中型橋梁的橋面鋪裝中。GA的材料組成、配比設(shè)計、性能指標、施工技術(shù)與普通AC系列瀝青混合料都有著很大的差別。作為工程技術(shù)人員，本人曾參與了太原市漪汾橋和北中環(huán)橋的試驗檢測工作，積累了GA的一些施工經(jīng)驗和試驗數(shù)據(jù)，下面我就簡單介紹一下它的配比設(shè)計方法及施工要點。

1 設(shè)計原理

GA的配比設(shè)計應包括目標配比設(shè)計、生產(chǎn)配比設(shè)計、生產(chǎn)配比驗證三個階段。GA的礦料比例和瀝青含量等各項數(shù)據(jù)經(jīng)計算得出后，試驗室應用小型瀝青拌和機模擬試拌。GA的熱穩(wěn)定性采用貫入度、流動性作為控制指標。用低溫彎曲試驗檢驗GA的抗裂性能。

2 材料組成

2.1 瀝青

GA使用經(jīng)過改性的硬質(zhì)瀝青作為結(jié)合料，該瀝青具有較高稠度和粘性，以保證高溫下不產(chǎn)生較深車轍以及冬季低溫下不開裂的穩(wěn)定性能。改性硬質(zhì)瀝青是用聚合物改性瀝青摻加一定天然瀝青或建筑瀝青而成。與普通聚合物改性瀝青相比，GA用的改性硬質(zhì)瀝青要“硬”很多。

表1為改性硬質(zhì)瀝青的技術(shù)要求。為了與普通改性瀝青進行對比，我把普通SBS聚合物改性瀝青的技術(shù)要求也一并列出，便于二者比對。

表2為2009年6月漪汾橋兩側(cè)便道鋼橋生產(chǎn)GA用的改性硬質(zhì)瀝青各項指標，該瀝青為韓國產(chǎn)SK型改性硬質(zhì)瀝青。

2.2 粗集料

GA用的粗集料應按規(guī)范要求擇優(yōu)選取，并對各種集料取樣試驗，當某一種材料不合格時，應予以剔除，重新選料。

需要指出的是GA用的粗集料壓碎值應經(jīng)高溫烘干后再冷卻至室溫進行試驗。烘干溫度為300℃。而普通AC用的粗集料做壓碎值僅需風干即可。

2.3 細集料

GA的細集料包括機制砂、天然砂、石屑，其技術(shù)要求與AC系列混合料的相同。在GA中適宜摻加一定比例的天然砂，目的是增加GA的流動性。天然砂與機制砂的比例不得大于2∶1。

表1 改性硬質(zhì)瀝青的技術(shù)要求

表2 改性硬質(zhì)瀝青各項指標

2.4 填料

GA的填料為礦粉，摻加量高達25%以上，如此高的摻量也是為了提高GA的粘聚力和穩(wěn)定性。同時礦粉與瀝青有較好的吸附作用，二者利于形成結(jié)構(gòu)瀝青。

2.5 外摻劑

為改善混合料的施工和易性，保證GA有足夠的“流動本領(lǐng)”。同時也是為提高GA的高溫穩(wěn)定性，要在瀝青混合料中摻加改性劑。在漪汾橋便道鋼橋橋面以及北中環(huán)橋鋼橋面GA鋪設(shè)時，我們摻加了Sasobit改性劑。它在加熱條件下，簡單攪拌即可穩(wěn)定分散于瀝青之中，能有效降低瀝青感溫性，顯著提高混合料抗變形、抗車轍等能力。

3 確定GA的礦料配比

GA和AC同屬懸浮密實型結(jié)構(gòu)，粗集料懸于瀝青膠砂中，其強度主要由瀝青和填料相互作用產(chǎn)生粘聚力形成。為保證GA有足夠的流動性，4.75 mm以下約占到70%，填料25%左右(北中環(huán)橋橋面GA中礦粉占到27%)。

表3是GA的級配要求。

表3 GA的級配要求

各集料進場試驗合格后，依據(jù)各礦料的篩分級配，在計算機上進行GA的級配設(shè)計，得出各集料的用量比例，力爭使較多篩孔的通過率接近級配要求范圍中值，尤其以 4.75，2.36，0.075 三個篩孔最為關(guān)鍵。計算所得到的合成級配曲線應連續(xù)平滑。北中環(huán)橋鋼橋橋面GA目標配比為:(5 mm～10 mm)∶(3 mm～5 mm)∶(0 mm～3 mm)∶天然砂∶礦粉 =32%∶5%∶26%∶10%∶27%，油石比為8.0%。

4 確定GA的油石比

先預估適宜的油石比為中間值，然后按±0.3%為變量。依據(jù)先前計算所得到的礦料配比用小型拌和機分組拌和，并按規(guī)定的方法分別測定三組油石比下GA的混合料貫入度、貫入度增量等指標。我國規(guī)定GA應滿足表4的技術(shù)要求。參照表中要求確定滿足貫入度和貫入度增量的瀝青用量范圍，確定最佳的油石比。

5 配比檢驗

GA的配比設(shè)計完成后，要經(jīng)過施工和易性和低溫彎曲性能檢驗。施工和易性檢驗是以最佳油石比下拌和的混合料按要求的方法測定其劉埃爾流動性。低溫彎曲性能檢驗按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》中有關(guān)方法制作(300×100×50)mm試件測定。經(jīng)檢驗施工和易性和低溫性能之一不符合表4性能要求時，應進行配比調(diào)整。

經(jīng)過試驗，各項指標均滿足表4要求時，即可進行生產(chǎn)配比的設(shè)計。

6 生產(chǎn)配比設(shè)計與生產(chǎn)配比驗證

目標配比設(shè)計結(jié)束以后，應將各礦料配比轉(zhuǎn)化為瀝青拌和機冷料倉的供料比例供生產(chǎn)配比設(shè)計試拌使用。把礦料的目標配合比設(shè)定為各冷料倉的皮帶轉(zhuǎn)速方法為:將各冷料倉皮帶分別設(shè)置5個皮帶轉(zhuǎn)速，測定不同的轉(zhuǎn)速下對應集料的流量，單位統(tǒng)一為kg/min。以皮帶轉(zhuǎn)速為橫坐標，以集料流量為縱坐標畫出坐標關(guān)系圖，并將所測得的5個轉(zhuǎn)速—流量對應值標于坐標上。根據(jù)設(shè)定的瀝青拌和機每小時產(chǎn)量求出所需的單位小時礦料輸入量。在圖中找出對應的該料倉皮帶轉(zhuǎn)速。

按上述方法對各冷料倉標定的比例進行烘干、上料，再從拌和機熱倉中取樣、篩分，按最佳目標油石比±0.2%拌制瀝青混合料，做和易性、貫入度、低溫試驗等。直至混合料各項指標完全合格，這時就可確定生產(chǎn)配比和最佳油石比了。

生產(chǎn)配比驗證即通過試拌試鋪最終確認生產(chǎn)用的配合比，是經(jīng)一系列調(diào)整后達到目標、生產(chǎn)均衡，與工地攤鋪銜接緊密，穩(wěn)定質(zhì)量的過程，當配比驗證合格，該配比將在生產(chǎn)中嚴格執(zhí)行，不得輕易變更。

7 GA的施工要點

7.1 準備工作

由于GA配比中礦粉的比例較大，因此，上料前必須要考慮拌和機的結(jié)構(gòu)和填料倉最大稱量值。漪汾橋便道鋼橋橋面GA生產(chǎn)時，礦粉的生產(chǎn)配比摻量為29%，當時，瀝青拌和場的瀝青混合料拌和設(shè)備為加隆3000型，如果每盤按3 000 kg稱量，礦粉就得摻將近1 000 kg。而加隆3000型拌和機填料倉最大稱量值為250 kg，因此，決定了該機每盤只能生產(chǎn)1 000 kg GA混合料。然后，根據(jù)拌和機產(chǎn)量、運輸距離等確定車輛配備數(shù)量以及施工進度。

7.2 拌和機拌和

因為GA的礦粉摻量較大，所以要盡可能使用能對填料加溫的拌和機，GA要求石料加熱溫度在280℃ ～320℃之間。攪拌后成品料出料溫度在220℃ ±5℃以內(nèi)。

7.3 拌和時間

將加熱后的集料計量，加入礦粉后干拌20 s～30 s，使礦粉充分升溫，攪拌均勻，加入瀝青后，再拌和60 s～90 s即可出料。

7.4 運輸

GA拌和好后放入專用運輸車中，此時要加入2%～4%的Sasobit改性劑并在運輸罐內(nèi)繼續(xù)攪拌。GA專用運輸車儲料罐內(nèi)部設(shè)有攪拌葉片及升溫裝置。運輸車儲料罐內(nèi)應先升溫預熱，并限制最高溫度不超過240℃，防止GA硬結(jié)。裝料后，要連續(xù)不停攪拌至少30 min，運輸過程中，要關(guān)閉罐體上部倉門保溫。從拌和機拌和開始，應在3 h～6 h之內(nèi)完成運輸、攤鋪等全部工作。

7.5 施工環(huán)境要求

GA的施工環(huán)境及技術(shù)要求見表4。

表4 GA的施工環(huán)境及技術(shù)要求

GA的施工環(huán)境應選擇氣溫15℃以上的夏季，天氣晴朗無雨，下承層干燥不潮濕的情況下進行。

7.6 攤鋪

攤鋪GA需用專用攤鋪機械。在攤鋪前應根據(jù)攤鋪厚度先支模型以控制厚度和平整度。當運輸車將GA混合料直接卸在橋面板上，攤鋪機布料器左右刮動使熨平板前布滿混合料，自動攤鋪至規(guī)定厚度，無需碾壓即可成型。

8 結(jié)語

目前，GA混合料在我國屬于新材料、新工藝、新技術(shù)，還未得到廣泛的普及。但是由于其特殊的性能，今后必將在我國的道路和橋梁建設(shè)中逐步地得到推廣以及應用。因此研究和開發(fā)GA混合料的工藝技術(shù)，總結(jié)有關(guān)的施工經(jīng)驗具有很重要的意義。我們要不斷的去了解它、掌握它、改進它，以便更好的為我國的經(jīng)濟建設(shè)服務(wù)。