瀝青面層AC-13C抗滑層配合比設計探討

劉新全

(河南省交通科學技術研究院有限公司　鄭州　450052)

瀝青面層AC-13C抗滑層配合比設計探討

劉新全

(河南省交通科學技術研究院有限公司鄭州450052)

摘要結合連霍高速公路商丘至蘭考段改擴建路面工程施工實例，介紹了AC-13C瀝青混合料生產配合比設計中對瀝青、碎石及礦粉等原材料的選料要求、進場質量控制標準；探討了采用GTM法和馬歇爾試驗2種方法進行礦料級配優化、最佳油石比確定的設計思路，并提出路面施工在試驗方面對質量控制的建議。

關鍵詞原材料選擇配合比設計質量控制

連霍高速公路是貫穿國家東西交通的主要通道，車流量大、行車速度快是通車后的一大特征。本文結合連霍高速公路商丘至蘭考段改擴建路面工程，從瀝青混合料原材選料、進場質量控制、AC-13C抗滑層生產配比設計及施工中混合料質量控制等方面進行分析，以求路面施工技術得以提高。

1　原材料性質

連霍高速公路商丘至蘭考段改擴建工程瀝青路面抗滑層采用AC-13C型瀝青混合料。各原材情況為：粗集料10～15，5～10mm，細集料0～5mm，產地為新鄉衛輝天然資源有限公司。

1.1瀝青

現場改制SBS改性瀝青按《公路瀝青路面施工技術規范》[1]要求規定項目檢測，檢測指標見表1。

表1　SBS改性瀝青檢測結果

1.2粗集料

拌和站最大生產能力為240～280t/h,配置250t熱料儲料倉及良好的二級除塵設備，根據拌和機械篩網規格及AC-13C瀝青混合料施工要求，拌和設備篩網尺寸調整為4號倉11～16mm、3號倉6～11mm、2號倉3～6mm、1號倉0～3mm。粗集料4號倉11～16mm、3號倉6～11mm、2號倉3～6mm為石灰巖，試驗項目及檢測結果見表2。

表2　粗集料技術指標

試驗結果表明，所檢指標均符合技術要求[2]。

1.3細集料

采用1號倉0～3mm，試驗指標及檢驗結果見表3。

表3　細集料技術指標

1.4礦粉

礦粉采用新鄉長垣水泥廠生產的石灰巖粉料，檢測結果見表4。

表4　礦粉技術指標

2　AC-13C型抗滑層瀝青混合料配合比設計

考慮到連霍高速公路路面通車后車流量大，行車舒適性要求高的現狀，結合目前現有科研成果及實踐經驗，配合比設計以GTM法為主，注重考慮瀝青混合料的路用性能，馬歇爾試驗法比對為輔進行設計。

2.1礦料級配的優化設計

依據《公路瀝青路面施工技術規范》[3]關于AC-13C型瀝青混合料礦料級配范圍要求及本項目技術服務方提供的高性能瀝青混合料礦料級配研究成果，在生產配比設計過程中，為保證礦料篩分試樣的代表性，要求拌和樓上料速度與正常生產時上料速度一致。各熱料倉單獨上料、放料，在設備運轉正常后取樣進行粒料篩分試驗，通過試算法確定礦料摻配質量比為11～16mm∶6～11mm∶3～6mm∶0～3mm∶礦粉=19∶30∶20∶27∶4。 礦料篩分結果及配合比計算結果見表5，礦料級配曲線[2-3]見圖1。

表5　AC-13C礦料篩分結果

圖1　礦料級配曲線圖

2.2油石比的確定

采用GTM方法確定最佳油石比[4]，其工作參數為：①垂直壓力為0.7MPa；②試驗成型模式按密度極限平衡狀態控制；③成型溫度160～165 ℃。為確定AC-13C型抗滑層瀝青混合料最佳油石比，選擇4.0%,4.3%,4.6%,4.9%,5.2% 5個油石比分別進行混合料試拌，在160～165℃溫度條件下，用GTM法旋轉壓實至平衡狀態成型試件，測定混合料的毛體積相對密度、空隙率VV、礦料間隙率VMA、飽和度NFA，體積參數及馬歇爾試驗結果見表6。

表6　AC-13C型瀝青混合料體積參數及馬歇爾試驗結果

由表6可見，用GTM法得到的AC-13C型瀝青混合料不同油石比時試件相對密度及體積參數[4]與馬歇爾試件比對具備如下特點：相對密度較大、空隙率及礦料間隙率較小、瀝青飽和度大。JTGF40-2004瀝青路面施工技術規范對混合料空隙率、礦料間隙率與瀝青飽和度等體積參數由瀝青混合料毛體積相對密度導出值計算得出，因此瀝青混合料密度值為最基礎體積參數。GTM試驗結果見表7。

表7　AC-13C型瀝青混合料GTM試驗結果

由表7可見，判斷瀝青混合料這種塑性材料的塑性現象變化指標GSI值隨瀝青用量的增加而增大，當油石比大于4.6%時，GSI值呈急劇增大趨勢、混合料塑性變形增強；從瀝青混合料抗剪強度穩定性指標GSF隨油石比變化數據看，油石比小于4.6%時，GSF試驗數據基本持平，當油石比大于4.6%時，隨油石比的增大，GSF值急劇下降。綜合以上參數分析，抗滑層AC-13C型瀝青混合料最佳油石比確定為4.6%。

3　AC-13C型瀝青混合料性能檢驗

3.1高溫穩定性檢驗

以4.6%的油石比、拌和設備以4號倉11～16mm∶3號倉6～11mm∶2號倉3～6mm∶1號倉0～3mm∶礦粉=19∶30∶20∶27∶4比例(質量比)參數設置進行瀝青混合料拌和，拌和設備穩定后取樣成型車轍試件，進行混合料高溫穩定性檢測，檢測結果見表8。

表8　混合料車轍試驗結果

檢測結果表明，在油石比4.6%時，AC-13C型瀝青混合料動穩定度滿足設計文件不小于4 000次/mm的要求。

3.2水穩定性檢驗

采用油石比4.6%的上述級配混合料制備馬歇爾試件，進行浸水馬歇爾試驗，檢驗結果見表9。

表9　浸水馬歇爾試驗結果

檢測結果表明，在4.6%油石比時浸水馬歇爾試驗其殘留穩定度為94.8%，滿足設計文件殘留穩定度大于85%的技術要求。

3.3凍融劈裂試驗

取上述拌制混合料成型試件進行凍融劈裂試驗，檢測結果見表10。

表10　凍融劈裂試驗結果

檢測結果表明，在4.6%油石比時凍融劈裂試驗的殘留穩定度為92.3%，滿足設計文件殘留穩定度比大于80%的技術要求。

3.4低溫性能指標檢驗

采用4.6%油石比的混合料制備車轍試件，進行低溫彎曲試驗，檢驗結果如表11。

表11　低溫性能指標結果

檢驗結果表明，低溫彎曲試驗指標滿足設計文件指標要求。

3.5路用性能檢驗

為檢驗室內AC-13C型瀝青混合料配合比路用性能，現場在K168+200～K168+600右幅采用4.6%油石比、拌和設備按4號倉11～16mm∶3號倉6～11mm∶2號倉3～6mm∶1號倉0～3mm∶礦粉=19∶30∶20∶27∶4比例(質量比)參數設置進行瀝青混合料拌和，鋪筑試驗段對拌制瀝青混合料進行驗證。通過試拌、試鋪，試驗人員對現場試驗路面進行了滲水系數、表面構造深度、擺式摩擦系數等指標檢測，試驗數據均滿足設計及規范要求。

4　質量控制建議

(1) 瀝青混合料攤鋪進度快，材料供料集中、需求量大。材料進場質量管理要做到重點控制，加大檢測頻率，杜絕人情關。

(2) 混合料拌和過程中指派專人對每盤混合料外觀進行檢測，杜絕花白料卸入運料車。

(3) 每車混合料指派專人進行料溫檢測，做到記錄詳盡、有據可查。

(4) 試驗人員進行油石比、礦料級配檢測的瀝青混合料取樣要有代表性，對使用的檢測設備精度除計量部門檢定外，還要進行比對試驗。以求試驗數據的精準性，及時對混合料進行必要的調整。

參考文獻

[1]JTGF40-2004公路瀝青路面施工技術規范[S].北京：人民交通出版社,2004.

[2]JTGE42-2005公路工程集料試驗規程[S].北京：人民交通出版社,2005.

[3]JTGE20-2011公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程[S].北京：人民交通出版社,2011.

[4]重慶鵬方路面工程技術研究有限公司.連霍高速公路路面上面層AC-13C型瀝青混合料目標配合比設計書[R].重慶:重慶鵬方路面工程技術研究有限公司,2014.

收稿日期：2015-01-30

DOI10.3963/j.issn.1671-7570.2015.04.037