SUP-13配合比設(shè)計(jì)中若干問(wèn)題的探討

張文霞

(山西施宇公路工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司，山西大同037011)

1 SUP瀝青混合料的設(shè)計(jì)原理

SUP瀝青混合料設(shè)計(jì)體系是針對(duì)AC系列而言的，以往AC系列瀝青混合料設(shè)計(jì)級(jí)配要求0.075 mm,2.36 mm,4.75 mm篩孔的通過(guò)量在級(jí)配范圍中值附近[1]。隨著技術(shù)的發(fā)展，AC系列的級(jí)配范圍也在優(yōu)化改進(jìn)，形成了現(xiàn)在規(guī)范要求的級(jí)配范圍。但是它以密實(shí)結(jié)構(gòu)為主，路面車(chē)轍現(xiàn)象相對(duì)嚴(yán)重一些。SUP瀝青混合料設(shè)計(jì)體系的級(jí)配設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)是以粗集料形成骨架嵌擠的形式，細(xì)集料接近填充的空隙，集料之間形成有效的瀝青薄膜，增強(qiáng)瀝青混合料的耐久性[2]。同時(shí)該體系通過(guò)旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀模擬現(xiàn)場(chǎng)壓路設(shè)備的壓實(shí)功，更接近工程實(shí)際，8次、100次、160次旋轉(zhuǎn)壓實(shí)模擬施工初壓、終壓以及通車(chē)以后追密的情況。整個(gè)設(shè)計(jì)體系更加合理、完善。從原理上講SUP瀝青混合料的設(shè)計(jì)體系更具有一定的先進(jìn)性和科學(xué)性。

2 材料對(duì)SUP-13瀝青混合料的影響問(wèn)題

2.1 材料的種類(lèi)一般分為石灰?guī)r和玄武巖兩種形式

這兩種材料在路面面層使用的效果不一樣。從路面使用效果上講，石灰?guī)r的路面使用一段時(shí)間路面表面發(fā)白，瀝青薄膜磨損。使用玄武巖路面表面呈現(xiàn)黑色，瀝青薄膜不易脫落。從使用指標(biāo)上講，主要是集料的磨光值不一樣，玄武巖的抗壓縮性能和耐磨光性能好，導(dǎo)致通車(chē)以后路面的效果不一致。所以在選擇材料的種類(lèi)的時(shí)候，如果是重荷載交通必須使用玄武巖等耐磨的集料。對(duì)于要求等級(jí)較低的路面，可以采用石灰?guī)r石料進(jìn)行鋪筑。一般情況下宜采用玄武巖等種類(lèi)的石料。

2.2 瀝青的種類(lèi)對(duì)SUP-13瀝青混合料的影響

瀝青一般采用重交通瀝青，在市政工程中一般采用普通道路石油瀝青，在公路工程中一般采用改性瀝青。在價(jià)格方面普通道路石油瀝青比改性瀝青低1 000元左右，但是在使用性能上相差較大，主要表現(xiàn)在車(chē)轍指標(biāo)上。采用普通石油瀝青的車(chē)轍數(shù)據(jù)一般在800次/mm附近,而改性瀝青的車(chē)轍數(shù)據(jù)一般在2 700次/mm～4 000次/mm之間。從數(shù)據(jù)上說(shuō)明改性瀝青的抗車(chē)轍能力是4倍～5倍。在炎熱的夏季地區(qū)采用改性瀝青是有利的。所以在選擇瀝青的種類(lèi)時(shí)，不能單獨(dú)看瀝青價(jià)格的高低，而是要衡量3年～5年內(nèi)使用的情況綜合判定。一般情況下建議采用改性瀝青進(jìn)行生產(chǎn)。

2.3 集料的規(guī)格對(duì)SUP-13瀝青混合料的影響

集料的規(guī)格對(duì)SUP-13瀝青混合料的性能有一定的影響。目前SUP-13的粗集料一般是由10 mm～15 mm碎石、5 mm～10 mm碎石、3 mm～5 mm碎石組成。10 mm～15 mm碎石需求量小，一般的碎石場(chǎng)不專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)此種規(guī)格的材料。施工單位一般采用10 mm～20 mm碎石過(guò)濾或者5 mm～10 mm的碎石增大用量去進(jìn)行生產(chǎn)。造成設(shè)計(jì)與施工脫節(jié)。針對(duì)此種情況，建議采用10 mm～20 mm的碎石利用熱料倉(cāng)的16 mm～18 mm的振動(dòng)篩進(jìn)行過(guò)濾。對(duì)于過(guò)濾的材料在生產(chǎn)AC-25或者AC-20 的瀝青混合料單獨(dú)摻加，進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，保證材料的充分利用。

在設(shè)計(jì)的過(guò)程中如果直接采用10 mm～20 mm的碎石進(jìn)行設(shè)計(jì)，瀝青混合料的鋪筑已導(dǎo)致離析，穩(wěn)定度減小，流值減小，形成類(lèi)似剛性的破壞。采用5 mm～10 mm雖然能勉強(qiáng)進(jìn)入SUP-13瀝青混合料的級(jí)配范圍，但是材料的受力情況有明顯的變化，穩(wěn)定度降低，流值增大。都不能很好的發(fā)揮SUP-13瀝青混合料本身的設(shè)計(jì)目的。因此在設(shè)計(jì)瀝青混合料的過(guò)程中采用標(biāo)準(zhǔn)的單粒級(jí)級(jí)配是保證SUP-13的關(guān)鍵因素。

3 SUP-13的級(jí)配設(shè)計(jì)中的問(wèn)題

1)SUP-13的目標(biāo)級(jí)配設(shè)計(jì)的注意問(wèn)題。

SUP-13瀝青混合料的級(jí)配是采用禁區(qū)來(lái)控制級(jí)配曲線，這樣設(shè)計(jì)的瀝青混合料會(huì)有很大的隨意性。但是在SUP-13的設(shè)計(jì)過(guò)程中還需要些約束條件。CA比=0.4～0.8，F(xiàn)AC=0.25～0.50，F(xiàn)AF=0.25～0.50的取值范圍,這些取值在國(guó)內(nèi)還需要適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，這樣使級(jí)配設(shè)計(jì)變的更加復(fù)雜。經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)可以粗略的選擇一定的范圍，但是要根據(jù)不同的地區(qū)進(jìn)行變化，最終設(shè)計(jì)的級(jí)配是以指標(biāo)的變化進(jìn)行確定最佳瀝青用量。參考的級(jí)配如表1所示。

表1 參考級(jí)配的數(shù)據(jù)表

設(shè)計(jì)的過(guò)程中一是要考慮設(shè)計(jì)地區(qū)的氣溫以及雨水量。二是要考慮在施工過(guò)程中生產(chǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定性，即設(shè)計(jì)的目標(biāo)配合比和生產(chǎn)配合比的連貫性和可操作性。

設(shè)計(jì)的過(guò)程中注意觀察8次、100次、160次之間的關(guān)聯(lián)度，按照標(biāo)準(zhǔn)級(jí)配進(jìn)行設(shè)計(jì)得到一組數(shù)據(jù)，為了細(xì)化設(shè)計(jì)，還要收集另外兩組級(jí)配的數(shù)據(jù)變化。分析瀝青混合料變化時(shí)其物理技術(shù)指標(biāo)的變化規(guī)律，在施工過(guò)程中的質(zhì)量變化范圍可以有效的控制。這一部分是銜接質(zhì)量控制的有效環(huán)節(jié)。

對(duì)于0.075 mm通過(guò)量采用粉膠比進(jìn)行控制，一般在0.8～1.6之間[3]，經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明粉膠比的數(shù)值直接影響著瀝青混合料的性能。粉膠比受到瀝青混合料三個(gè)因素的影響：擊實(shí)溫度、細(xì)集料的砂當(dāng)量、礦粉的親水系數(shù)。瀝青有效薄膜的厚度直接影響著瀝青混合料的耐久性。粉膠比設(shè)計(jì)在0.8～1.6的范圍內(nèi)，瀝青混合料的耐久性相對(duì)比較好一些。這些指標(biāo)可以通過(guò)殘留穩(wěn)定度、車(chē)轍、穩(wěn)定度、流值等指標(biāo)反映出來(lái)，數(shù)據(jù)如出現(xiàn)不合理的情況，可以適當(dāng)?shù)恼{(diào)整粉膠比，使瀝青混合料的耐久性達(dá)到最佳狀態(tài)。0.075 mm通過(guò)量的控制設(shè)計(jì)瀝青混合料設(shè)計(jì)的核心指標(biāo)。

2)生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)的問(wèn)題。

生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)比目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)復(fù)雜，要考慮兩個(gè)方面的因素。一是熱料倉(cāng)的級(jí)配是變化的，它受到裝載機(jī)上料的位置、引風(fēng)的壓力、冷料的含水量、振動(dòng)篩的尺寸、振動(dòng)坡度等因素影響。熱料倉(cāng)級(jí)配的代表性是設(shè)計(jì)生產(chǎn)配合比的關(guān)鍵。解決以上問(wèn)題需要增加上料次數(shù)，或者增大生產(chǎn)流量來(lái)保證取樣的準(zhǔn)確性。通過(guò)多次取樣分析材料的變異性，確認(rèn)熱料倉(cāng)級(jí)配的穩(wěn)定性，再進(jìn)行級(jí)配設(shè)計(jì)。二是考慮瀝青計(jì)量的準(zhǔn)確性，瀝青計(jì)量的準(zhǔn)確性與設(shè)備控制的參數(shù)、電器元件的放大倍數(shù)都有一定的關(guān)系。解決此項(xiàng)問(wèn)題，需要對(duì)瀝青混合料進(jìn)行多次抽提試驗(yàn)，分析瀝青混合料的瀝青用量的穩(wěn)定性。拌制的瀝青混合料的瀝青用量不能超過(guò)設(shè)計(jì)瀝青用量的0.1%，才能進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)瀝青混合料配合比的過(guò)程中注意礦粉的用量，如果礦粉的用量比設(shè)計(jì)礦粉的用量偏差在30%以外時(shí)，要注意調(diào)整原材料的粉塵含量，設(shè)計(jì)的過(guò)程中盡量以目標(biāo)配合比的礦粉用量為準(zhǔn)。SUP-13瀝青混合料確切的礦粉用量以試驗(yàn)數(shù)據(jù)為準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的過(guò)程中礦粉的用量通過(guò)空隙率來(lái)控制，設(shè)計(jì)的空隙率在4.0%的附近，最佳空隙率一般在3.8%～4.2%的范圍內(nèi)。

3 mm～6 mm的熱料倉(cāng)用量較多，在生產(chǎn)的過(guò)程中通過(guò)供料平衡調(diào)整冷料的速率，冷速過(guò)大的情況下，就會(huì)導(dǎo)致3 mm～6 mm熱料倉(cāng)的級(jí)配變化，在設(shè)計(jì)配合比的過(guò)程中要考慮供料平衡引起的合成級(jí)配的變化。

設(shè)計(jì)的SUP-13瀝青混合料的時(shí)候要考慮所使用的部位和當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件。調(diào)整最佳瀝青用量適應(yīng)當(dāng)?shù)氐臍夂颍O(shè)計(jì)空隙率在3.8%～4.2%之間。多雨高溫的地區(qū)、橋梁較多的道路設(shè)計(jì)的空隙率在4.0%的下限。在雨水氣溫適宜的地區(qū)以及橋梁較少的路段采用4.0%的上限。重載路段空隙率偏上限，輕載的路段空隙率偏下限。這樣結(jié)合實(shí)際情況，才能鋪筑優(yōu)質(zhì)的瀝青路面。

4 結(jié)語(yǔ)

本文從材料、目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)、生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)三個(gè)過(guò)程分析了SUP-13瀝青混合料的設(shè)計(jì)需要注意的問(wèn)題。材料選用玄武巖、瀝青采用改性瀝青。目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)級(jí)配、粉膠比、旋轉(zhuǎn)的次數(shù)與設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性的關(guān)聯(lián)。在生產(chǎn)配合比中注意取樣的代表性，瀝青計(jì)量的準(zhǔn)確性以及不同氣候的最佳瀝青用量的確定，為SUP-13瀝青混合料的設(shè)計(jì)提供更加科學(xué)的依據(jù)。