瀝青配合比設(shè)計(jì)

1、烏阿高速公路上面層AC-13C瀝青混合料生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)摘要：由于室內(nèi)拌和設(shè)備和現(xiàn)場拌和效果的差異，拌和樓除塵裝置等原因，按目標(biāo)配合比的瀝青用量拌和出的瀝青混合料的馬歇爾指標(biāo)和設(shè)計(jì)、規(guī)范要求有較大出入，因此，在正式生產(chǎn)之前必須進(jìn)行生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)。本文主要根據(jù)烏阿高速公路瀝青路面中下面層施工經(jīng)驗(yàn)，從原材料，級配，瀝青混合料的各種性能指標(biāo)等對上面層AC-13C生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹。關(guān)鍵詞:上面層；AC-13C；瀝青混合料；配合比設(shè)計(jì)1 工程概況 烏阿高速公路是連霍國家高速公路聯(lián)絡(luò)線G3014克拉瑪依-阿勒泰段公路建設(shè)工程烏爾禾至和什托洛蓋北段WA-1合同段段，該合同段路線起于烏爾禾收費(fèi)站以北國道G

2、217樁號K307公里處東側(cè)，接擬建克烏高速終點(diǎn)，起點(diǎn)樁號K135+000；終點(diǎn)位于和什托洛蓋鎮(zhèn)阿爾格勒特山以北，國道G217樁號 K242處東側(cè)100米附近，接本項(xiàng)目第二合同段起點(diǎn)，樁號K198+698.893，主線總長63.699Km。該工程合同段線路長，工程分布較為分散，施工環(huán)境惡劣、施工用水匱乏、有效施工時(shí)間極短。線路位于近沙漠地帶，遠(yuǎn)離海洋，冬季漫長且氣溫極低，夏季氣溫高、降水少、蒸發(fā)旺盛，溫差變化大，生活、施工所用水資源匱乏，路基施工需要進(jìn)行灑水施工；由于項(xiàng)目所處地冬季漫長、氣候極低，一年中施工有效時(shí)間僅67個(gè)月，從而導(dǎo)致工期壓力極大。這樣的氣候條件對瀝青路面要求更為嚴(yán)格，加上又是

3、特重交通道路，對原材料，施工工藝，諸如混合料的高溫穩(wěn)定性能，抗水損害，抗車轍能力等性能要求就顯得更為重要。2 原材料 瀝青路面原材料質(zhì)量是決定路面結(jié)構(gòu)性能、施工工藝及其使用壽命等的重要指標(biāo)，因此，在實(shí)際施工中對原材料的控制顯得尤為重要，根據(jù)工程所在地的氣候、環(huán)境條件選擇相適應(yīng)的原材料對工程施工有很大的幫助。烏阿高速公路WA-1標(biāo)采用重慶路安特科技有限公司現(xiàn)場進(jìn)行改性的SBR(-B)改性瀝青；天達(dá)建材制造有限公司的礦粉；K149+200右1Km石場生產(chǎn)的集料碎石，其規(guī)格分別為：10-15mm碎石；5-10mm碎石；3-5mm碎石；0-3mm石屑。2.1 瀝青 本項(xiàng)目采用SBR(-B)聚合物改性瀝

4、青，其方法是現(xiàn)場對基質(zhì)瀝青進(jìn)行改性而成的改性瀝青，該瀝青可以明顯提高瀝青的使用性能，具有優(yōu)越的水穩(wěn)性、高低溫性能、疲勞耐久性能等。經(jīng)檢測，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范(JTG F40-2004)的要求，其檢測結(jié)果如下表：表 SBR(-B)改性瀝青檢測結(jié)果檢測項(xiàng)目單位檢測結(jié)果技術(shù)要求評定試驗(yàn)方法針入度(25，100g，5s)0.1mm86.080100合格T0604延度(5，5cm/min)cm70.650合格T0605軟化點(diǎn)TR&B62.048合格T0606密 度g/cm30.997/T0603旋轉(zhuǎn)薄膜加熱試驗(yàn) RTFOT(163，85min)質(zhì)量變化%-0.285±

5、;1.0合格T0609針入度比25%62.855合格T0604延度(5)cm35.220合格T06052.2 填料 瀝青混合料的礦粉必須采用石灰?guī)r或者巖漿巖中的強(qiáng)基性巖石等憎水性石料經(jīng)磨細(xì)得到的礦粉，原石料中的泥土雜質(zhì)應(yīng)除干凈，礦粉應(yīng)干凈、潔凈，能自由從礦粉倉流出。經(jīng)檢測，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范(JTG F40-2004)的要求，礦粉檢測結(jié)果如表；表2.2.1 礦粉檢測結(jié)果檢測項(xiàng)目單位檢測結(jié)果技術(shù)要求試驗(yàn)方法表觀相對密度t/m32.7062.50T0352含水量%0.581T0103烘干法粒度范圍0.6mm100100T03510.15mm10090-1000.075mm99.

6、175-100外觀/無團(tuán)粒結(jié)塊無團(tuán)粒結(jié)塊/親水系數(shù)/0.541T0353塑性指數(shù)%3.04T0354加熱安定性/未變色實(shí)測記錄T03552.3 熱集料 經(jīng)過拌合樓熱料倉篩分過后的礦料規(guī)格分別為：10-15mm；5-10mm；3-5mm；0-3mm。分別對其取樣進(jìn)行篩分，篩分結(jié)果見表及設(shè)計(jì)、規(guī)范要求如表；表2.3.1 各礦料篩分結(jié)果篩孔尺寸(mm)礦料規(guī)格(通過質(zhì)量百分率%)10-15mm5-10 mm3-5 mm0-3 mm礦粉16.0100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 13.278.2 100.0 100.0 100.0 100.0 9.58.6 93.8 100.0

7、 100.0 100.0 4.750.2 1.3 70.5 100.0 100.0 2.360.2 0.6 3.9 79.2 100.0 1.180.2 0.5 1.4 64.1 100.0 0.60.2 0.5 0.8 38.6 100.0 0.30.2 0.5 0.8 14.8 100.0 0.150.2 0.5 0.7 6.6 99.3 0.0750.2 0.5 0.6 2.6 91.0 表2.3.2 設(shè)計(jì)、規(guī)范要求各篩孔的通過率范圍級配類型通過下列篩孔(mm)的質(zhì)量百分率(%)16.013.29.54.752.361.180.60.30.150.075AC-13C10090100688

8、5386824501538102872051548中值1009576.5533726.51913.5106 根據(jù)設(shè)計(jì)以及規(guī)范要求，四個(gè)規(guī)格的集料需要按一定比例進(jìn)行摻配，以達(dá)到公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范(JTG F40-2004)規(guī)定級配的要求，同時(shí)也要滿足設(shè)計(jì)圖紙上要求，盡量和目標(biāo)配合比比例大體一致，根據(jù)各個(gè)礦料篩分結(jié)果，以及目標(biāo)配合比的摻配比例，結(jié)合合成級配曲線盡量呈“S”型為主，但不得有太多的鋸齒形交錯(cuò)。橫坐標(biāo)為泰勒曲線橫坐標(biāo)，縱坐標(biāo)為通過百分率，利用EXCEL表格進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得出礦料的摻配比例為10-15mm：5-10mm：3-5mm：0-3mm：礦粉=24:28:7:36:5，并得出得

9、出合成級配曲線圖如圖；圖2.3.1 各礦料曲線圖及合成級配曲線圖規(guī)定級配范圍2.3.1 熱料合成密度 根據(jù)公路工程集料規(guī)程 （JTG E42-2005） 試驗(yàn)，計(jì)算出各礦料的密度以及合成密度，結(jié)果如下表；表2.3.1.1 熱料密度及合成密度礦料規(guī)格10-155-103-50-3礦粉合成密度(g/cm3)摻配比例(%)24287365毛體積相對密度(g/cm3)2.8872.8682.8422.6782.6932.790表觀相對密度(g/cm3)2.9152.9112.9152.8492.8783 最佳油石比 在瀝青混合料生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)過程中，通常是采用目標(biāo)配合比確定的最佳油石比Pa的±

10、;0.3%進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)(即4.7%，5.0%，5.3%)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定生產(chǎn)配合比的最佳油石比。3.1 馬歇爾試驗(yàn) 在室內(nèi)按已確定的各熱料摻配比例和設(shè)計(jì)的瀝青含量配料拌和，擊實(shí)成型馬歇爾標(biāo)準(zhǔn)試件(101.6mm×63.5mm)，按規(guī)范要求測定試件的密度、穩(wěn)定度、流值，并計(jì)算試件的空隙率、瀝青飽和度、礦料間隙率等物理指標(biāo)。烏阿高速公路WA-1標(biāo)所在地處于的氣候分區(qū)為1-1-4（夏炎熱冬嚴(yán)寒干旱區(qū)）重載交通區(qū)。試驗(yàn)結(jié)果如下表； 表3.1.1 馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果編號油石比(%)毛體積密度(g/cm3)空隙率(%)礦料間隙率VMA(%)瀝青飽和度VFA(%)穩(wěn)定度(KN)流值(dmm)14.

11、72.4705.915.461.810.1824.525.02.4944.514.969.610.8126.735.32.4904.215.272.69.5728.6技術(shù)要求/461416657581.543.2 馬歇爾數(shù)據(jù)特征圖 以油石比為橫坐標(biāo)，以馬歇爾試驗(yàn)的各項(xiàng)指標(biāo)為縱坐標(biāo)，將試驗(yàn)結(jié)果通過EXCEL導(dǎo)入圖中，連成圓滑的曲線。確定符合規(guī)范和設(shè)計(jì)要求的瀝青混合料的油石比范圍PaminPamax。選擇的瀝青用量范圍必須涵蓋設(shè)計(jì)空隙率的全部范圍，并且盡可能涵蓋瀝青飽和度的要求范圍，并使密度及穩(wěn)定度曲線出現(xiàn)峰值。如下圖1-圖6所示； 3.3 最佳油石比的確定 根據(jù)馬歇爾試驗(yàn)曲線的走勢，按下列方法確

12、定最佳油石比Pa。 Pa1的確定 在曲線圖1-圖6上求取相應(yīng)于密度最大值、穩(wěn)定度最大值、目標(biāo)空隙率中值所對應(yīng)的油石比分別為5.12%，4.95%，4.88%，取三者的平均值作為Pa1。Pa1=（5.12+4.95+4.88）/3=4.98% Pa2的確定 以各項(xiàng)指標(biāo)均符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（不含VMA）的油石比范圍PaminPamax的中值作為Pa2。由圖1-圖6可以得出的油石比范圍為4.7%5.3%，那么：Pa2=（Pamin+Pamax）/2=5.0% Pa的確定 取Pa1 和Pa2的中值作為最佳油石比Pa。Pa= （Pa1 +Pa2）/2=5.0% 通過計(jì)算出的最佳油石比Pa，代入圖1-圖6中進(jìn)行

13、驗(yàn)算可以得出所對應(yīng)的空隙率和礦料間隙率VMA等各項(xiàng)指標(biāo)均符合馬歇爾試驗(yàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。4 配合比設(shè)計(jì)檢驗(yàn)4.1 高溫穩(wěn)定性檢驗(yàn) 根據(jù)3.3確定的最佳油石比Pa=5.0%，按照公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程（T0703-2011）制作車轍試件，試件尺寸為300mm×300mm×50mm，按照公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程（T0719-2011）進(jìn)行試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果如表；表4.1.1 車轍試驗(yàn)檢驗(yàn)結(jié)果油石比（%）試件編號t1（min）t2（min）t1時(shí)間變形量d1（mm）t2時(shí)間變形量d2（mm）試驗(yàn)機(jī)類型系數(shù)（C1）試件系數(shù)（C2）試驗(yàn)輪往返碾壓速度N（次/min）動(dòng)穩(wěn)定

14、度DS（次/mm）5.0145602.172.361.01.04233163507245602.863.031.01.03706345602.472.651.01.03500技術(shù)要求DS2400次/min4.2 水穩(wěn)定性檢驗(yàn) 按規(guī)定試驗(yàn)方法公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行浸水馬歇爾試驗(yàn)（T0709-2011）和凍融劈裂試驗(yàn)（T0729-2000），試驗(yàn)結(jié)果如表，表；表4.2.1 浸水馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果油石比（%）浸水3040min浸水48h殘留穩(wěn)定度（%）技術(shù)要求（%）實(shí)測密度(g/cm3)穩(wěn)定度(KN)流值(dmm)實(shí)測密度穩(wěn)定度(KN)流值(dmm)5.02.49410.8126.7/9.

15、4729.287.6 802.48811.6723.4/10.2626.42.48310.5527.5/9.2423.52.49912.2125.6/10.6726.1平均值/11.31/9.91/表4.2.2 凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果油石比（%）未凍融循環(huán)的第一組有效試件劈裂抗拉強(qiáng)度RT1（MPa）凍融循環(huán)的第二組有效試件劈裂抗拉強(qiáng)度RT2（MPa）凍融劈裂試驗(yàn)強(qiáng)度比TSR（%）技術(shù)要求（%）實(shí)測密度(g/cm3)試件高度(mm)最大荷載（N）劈裂抗拉強(qiáng)度（MPa）實(shí)測密度(g/cm3)試件高度(mm)最大荷載（N）劈裂抗拉強(qiáng)度（MPa）5.02.40063.675300.744 /63.75450

16、0.538 77.3 752.38563.673800.730 /63.459200.587 2.39863.382500.819 /63.162700.625 2.41563.571100.704 /63.557300.567 平均值/0.749 /0.579 4.3 滲水系數(shù)檢驗(yàn) 根據(jù)最佳油石比Pa，按照公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程（T0703-2011）方法成型試件，公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程（T0730-2011）進(jìn)行滲水試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果如表；表4.3.1 滲水試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)編號第一次計(jì)時(shí)時(shí)的水量V1（ml）第二次計(jì)時(shí)時(shí)的水量V2（ml）第一次計(jì)時(shí)的時(shí)間t1（s）第二次計(jì)時(shí)的時(shí)

17、間t2（s）滲水系數(shù)Cw（ml/min）平均值（ml/min）技術(shù)要求（ml/min）11005000254949512021005000246983100500026292 對確定的最佳油石比Pa，我們按照規(guī)范對瀝青混合料進(jìn)行了高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性、滲水系數(shù)等進(jìn)行檢驗(yàn)，對配合比進(jìn)行了驗(yàn)證，通過表，表，表，表的試驗(yàn)結(jié)果表明均符合公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范(JTG F40-2004)及設(shè)計(jì)要求。5 結(jié)束語 在配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)過程中，礦料的波動(dòng)帶來了很多的不可預(yù)見性的問題，所以嚴(yán)格控制好原材料的質(zhì)量是鑄就優(yōu)質(zhì)瀝青路面工程的必要前提，當(dāng)然，不僅僅是原材料的控制，良好且滿足施工要求的配合比也是保證瀝青路面質(zhì)量的重要保障。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，定期從現(xiàn)場取瀝青混合料試樣進(jìn)行抽提篩分試驗(yàn)，嚴(yán)格把握好混合料的級配是否滿足設(shè)