瀝青混凝土配合比設計要點探究
2014-12-31 00:00:00張曉青
基層建設 2014年22期
摘要：作為瀝青混凝土質量管理的關鍵環節，瀝青混凝土配合比設計的合理與否將直接影響瀝青混凝土路面質量。本文結合常州市武進區花園街道路實例，主要從原材料質量、配合比設計過程兩方面簡要探究瀝青混凝土配合比設計要點。
關鍵詞：瀝青混凝土；配合比設計；設計要點
隨著我國經濟的迅猛發展，我國市政道路建設力度持續加大，對瀝青混凝土路面質量提出了更高要求。然而，我國瀝青混凝土路面存在一些明顯不足，其主要原因在于瀝青混凝土配合比設計不當。因此，要想顯著提升瀝青混凝土路面質量，合理設計瀝青混凝土配合比是重中之重。本文結合常州市武進區花園街道路實例，簡要探究瀝青混凝土配合比設計要點。
一、嚴格控制原材料質量
基于瀝青混凝土是由瀝青、粗細集料以及填料等原材料所組成的一種混合料，其原材料質量的優劣將直接影響著瀝青混凝土的性能。因此，在設計瀝青混凝土配合比時，應根據相關設計文件對于路面結構及使用品質的要求，合理選擇原材料。同時根據不同試驗規格來檢驗原材料，質量合格后方可進場。
（一）瀝青
依據氣候對本工程進行分區，本工程地處半干區2-2區，故選擇70#瀝青。根據相關試驗要求（JTJ TO604～607、609、611、615、619）取樣進行檢測，所得瀝青質量檢測結果如表一所示。試驗證明，工程所選瀝青各項指標均符合相應技術要求，適用于該工程項目。
表一" 瀝青質量檢測結果
項目
針入度（25℃/100g/5s）
延度
軟化點
溶解度
閃點
COC
密度
25℃
蠟含量
黏度
TFOT后
15℃
10℃
60℃
135℃
質量
損失
針入
度比
延度
25℃
15℃
10℃
單位
0.1mm
cm
cm
℃
%
℃
g/cm3
%
Pa· s
mm2/s
%
%
cm
cm
cm
結果
74
﹥150
﹥150
61.0
99.7
338
1.028
0.66
145
323.5
+0.12
79.6
﹥150
﹥150
23
（二）粗細集料
本工程的粗集料主要采用浙江產的石灰石，經過不同孔徑篩孔的篩分，結合實際生產情況，將直徑大于26.5mm的碎石篩除。同時按照相應規范檢測碎石質量，各項指標均符合規范要求。
表二" 粗集料質量檢測結果
項目
壓碎值
洛杉磯磨耗值
視密度
表干密度
針片狀含量
吸水率
含泥量
軟石含量
堅硬性
單位
%
%
g/cm3
g/cm3
%
%
%
%
%
結果
15.3
19.4
10~30mm
2.8183
2.8021
9.2
0.84
接近0
不含軟石
石質良好，該項可省略
10~20mm
2.8365
2.7973
5.8
5~10mm
2.8277
2.7875
-
本工程所采用的細集料為石灰石細料，經篩分后發現，該細集料的細度模數約為0.33，盡管0.3mm以下部分缺失，但不影響使用。經質量檢測后，發現各項指標符合相應規范要求，如表三所示。
表三" 細集料（砂）質量檢測結果
項目
細度模數
表觀密度
砂當量
﹤0.075mm含量
外觀
堅固性
結果
0.33
2.6230g/cm3
65
0.16%
堅硬、潔凈、無雜
石質良好，該項可省略
（三）填料
本工程所用填料為石灰石石粉，其選擇過程同粗細集料相同，經過篩分試驗與質量檢測后，證實石灰石礦料的規格符合相應規范要求。
表四" 填料（石灰石粉）質量檢測結果
項目
巖石品種
表觀密度
親水系數
含水率
結果
石灰石
2.0138g/cm3
0.9
0.16%
二、科學安排配合比設計過程
一般而言，根據瀝青路面施工技術規范要求，瀝青混凝土配合比設計過程主要分為三個階段，分別為目標配合比設計階段、生產配合比設計以及生產配合比驗證階段。綜合本工程施工要求與實際路況，本工程采用AC-25型密集配瀝青混凝土。
（一）目標配合比設計階段
一般而言，應按照圖一所示展開目標配合比設計工作。
圖一" 瀝青混凝土目標配合比設計流程
第一步：礦料級配計算
結合原材料的篩分結果與質量試驗結果，反復進行礦料級配計算，最終確定本工程的各項材料的配合比（見表六），并證實材料比例充分符合相關配比要求
表六" 本工程原材料的配合比
原材料
碎石（10~30mm）
碎石（10~20mm）
碎石（3~5mm）
細集料
礦粉
比例（%）
25
33
13
22
7
第二步：馬歇爾試驗
結合多年實踐經驗，選定油石比范圍為3.5~5.5%，間隔0.5%，制作出油石比分別為3.5%、4%、4.5%、5%、5.5%的馬歇爾試件。采取表干法對試件的孔隙率與飽和度進行準確檢測，得出表七。
表七" 表干法所得馬歇爾指標
油石比（%）
3.5
4
4.5
5
5.5
孔隙率（%）
6.1
4.6
3.3
2.2
1.4
飽和度（%）
57.3
67.9
77.2
85.5
89.8
根據所測數據進行繪圖（圖略），從而計算最佳油石比。
依據孔隙率、最大穩定度及最大密度中值確定最佳油石比OAC1為4.53%，依據各項合格指標中值確定最佳油石比OAC2為4.33%，取OAC1與OAC2的中值，確定最佳油石比OAC為4.43%，相應的最佳瀝青用量為4.2%。
第三步：用量檢驗
對最佳瀝青用量的瀝青混凝土進行高溫穩定性檢驗與水穩定性檢驗，進一步檢驗性能的合理性。
1、高溫穩定性檢驗
按照上述級配與油石比來配置瀝青混合料，在60℃、0.7Mp輪壓下展開車轍實驗，測得該配合比的動穩定度為3150次/mm，符合相關規范要求。
2、水穩定性檢驗
根據上述所得最佳油石比OAC為4.43%，進行48h馬歇爾試驗，測得其殘留穩定度達100.2%，證明其水穩定性十分良好。
（二）生產配合比設計階段
相關工作人員在設計生產配合比時，應參照相應流程（如圖二所示）做好各項工作。
圖二" 瀝青混凝土生產配合比設計流程
第一步：嚴格按照目標配合比要求，將冷料的實際比例（表八）準確確定下來。
表八" 冷料實際配合比
冷料
4號倉（20~30mm）
3號倉（10~20mm）
2號倉（4~10mm）
1號倉（0~4mm）
礦粉
比例（%）
23
22
23
26
7
第二步：對冷料進行二次篩選，隨即將篩選后的冷料放入熱料倉中，從各個料倉內隨機抽取若干粒級不同的集料，認真試驗這些集料的各項指標，所得結果見表九。
表九" 熱料倉材料試驗結果
熱料倉
1號倉（0~4mm）
2號倉（4~10mm）
3號倉（10~20mm）
4號倉（20~30mm）
視密度（g/cm3）
2.688
2.806
2.845
2.837
表干密度（g/cm3）
-
2.768
2.818
2.817
毛體積密度（g/cm3）
-
2.745
2.802
2.804
第三步：進行馬歇爾試驗，嚴格控制瀝青用量處于目標配合比所定最佳瀝青用量±0.3%范圍內。
依據孔隙率、最大穩定度及最大密度中值確定最佳油石比OAC1為4.64%，依據各項合格指標中值確定最佳油石比OAC2為4.96%，取OAC1與OAC2的中值，確定最佳油石比OAC為4.8%，相應的最佳瀝青用量為4.6%。
第四步：展開試拌試驗，對生產配合比的最佳瀝青用量、熱料倉內各粒級具體比例進行合理確定，準確檢驗其性能，確保生產配合比的合理性。試驗證實，四大料倉用量基本相平。
（三）生產配合比驗證階段
相關工作人員在驗證生產配合比時，應參照相應流程（如圖三所示）做好各項工作。
在該階段，根據上述配比與4.6%油石比，認真展開瀝青混凝土試拌試驗，檢驗其施工性能；同時展開馬歇爾試驗，再次檢驗現場各項指標，最終驗證所設計的配合比較為合理。
五、結語
總之，瀝青混凝土的配合比設計工作是一項程序復雜、環節繁多、要求頗高的系統過程，相關工作人員必須嚴格控制原材料質量、科學安排配合比設計過程，最大限度確保瀝青混凝土配合比的準確性與合理性，從而推動路面施工的順利、高效進行，顯著提升市政道路路面質量。
參考文獻：
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