论文炎热多雨地区AC10型沥青混凝土配合比设计.pdf

总第 1 4卷 1 5 3期 2 0 1 2年 5月 大 众 科 技 po p u lar sc ie n c e&te c h n o l o g y vol 1 4 no 5 ma y 2 0 1 2 炎热多雨地区 a c - 1 0型沥青混凝土配合 比设计 林彩明 ( 广西坛百高速公路有限公 司，广西 南宁 5 3 0 0 2 8 ) 【 摘要】文章介绍了沥青混凝土配合比的材料选择、矿料配合比设计计算、最佳油石比的确定、试验检验、生产配合比 设计及验证，阐述了炎热多雨地区a c 一 1 o型沥青混凝土配合比的有关技术，为高速公路沥青混凝土配合比设计提供参考。 【 关键词】道路工程；技术；沥青混凝土；配合比；级配；油石比 【 中图分类号】u 4 1 4 2 1 7 【 文献标识码 】a 【 文章编号 】1 0 0 8 1 1 5 1 ( 2 0 1 2 ) 0 5 0 0 7 5 0 3 the ac- 1 0 a s pha l t c o nc r e t e m i x de s i g n t e c h no l o g y o n t he ho t a nd r a i ny a r e a s a b s t r a c t ：t h i s p a p e r i n t r o d u c e s b i t u m i n o u s c o n c r e t e m a t e r i a l s e l e c t i o n ，m i n e r a l a g g r e g a t e m i x p r o p o r t i o n d e s i g n c a l c u l a t i o n s ，d e t e r m i n e t h e b e s t a s p h a l t a g g r e g a t e r a t i o ，t e s t ，a s p h a l t c o n c r e t e p r o d u c t i o n a n d mi x d e s i g n a n d v e r i f y t h e a c 一1 0 a s p h a l t c o n c r e t e m i x p r o p o r t i o n t e c h n o l o g y d e s c r i b e d o n t h e h o t a n d r a i n y a r e a s p r o v i d e a r e f e r e n c e f o r t h e d e s i g n a b o u t e x p r e s s w a y a s p h a l t c o n c r e t e m i x k e y w o r d ： r o a d e n g i n e e r i n g： t e c h n o l o g y ： a s p h a l t c o n c r e t e ： m i x t u r e r a t i o ：g r a d i n g ： a s p h a l t a g g r e g a t e r a t i o 1 概述 广西属亚热 带季 风 气候 区 ， 是 全 国 降水 量 最丰 富的 省 区 之一 ， 年 降 水 量 为 i 0 8 0 2 7 6 0 m m ， 大部 分 地 区在 1 3 o 0 2 0 0 0 m m 之间，年平均气温2 1 1 ，在高温和交通荷载作用以 及雨水 的共 同作 用下 ，高速公路沥青路 面特 别容易形成各 种 各样的车辙。路面出现车辙以后，平整度下降，轻则影响道 路服务质量 ，重则不能保证汽车正 常行 驶。针对南方 高温 多 雨地区 的气候特 点，分析研究 开发适合 于炎热多雨地 区的热 拌a c l o 型沥青混凝土配合比技术，特别是研究炎热多雨地区 的公路建筑材料 ，如高性能改性乳化沥 青 ，矿料技术指标 及 级配范围等，是炎热多雨地区广大高速公路技术管理者的一 项重要 课题 。本文就a c 一 1 0 型沥青 混凝土配 合 比技 术进行探 讨 。 2 材料选择 沥青混凝土配合 比原材料要保证沥青混凝土 的质量 ，在 配合比设计前必须对原材料进行 严格 的选择和检验 。沥青混 凝土的原材料主要有：粗集 料、细集料 、填充料 ( 矿 粉) 、胶 凝材料( 沥青) 。选择技术性好、经济性好的原材料，同时结 合环境保护和就地取材。经比较 ，集料采用 田东县辉绿岩 ， 矿粉采用隆安瑞丰工贸生产的石 粉，沥青采用广 东茂名 s b s i d改性沥青 。 2 1 集料 ( 1 )粗集料 。公路路面用粗集料包括碎石、破碎砾 石、 7 5 筛选砾石 、钢渣 、矿渣等 。粗集料在沥青混凝 土面层中的作 用是通过颗粒 间的嵌缝作用 、摩擦作用来保证稳定性和抵抗 位移 。粗集料应该洁净 、干燥、表面粗糙并应 通过检验 满足 沥青混凝土用粗集料质量技术要求。 ( 2 ) 细集料。 沥青混凝土路面的细集料包括天然砂、 机 制砂 、石屑 。热拌沥青混合料中天然砂的用量通常不宜超 过 集料 总量 的 2 0 ， a k 、 s m a和 o g f c类沥青混凝土不宜使用天然 砂 。 2 2 填充料 选择填料 时一定要考虑满足亲水性和 细度 要求 ，能否改 善沥青与集料的粘结力。根据集料的性质不同选择不同的填 料，对碱性材料，可选择磨细的石粉作为填料。 2 3 沥青 沥青 是沥青混凝土 的主要组成材料之一，是决定沥 青混 合料质量 的主要 因素 ，因此选择沥青时除 了要注意 自身品质 优劣 外，还要注意沥青标号对当地环境、空气 、气温 的适应 性，在炎热地区，特别是要关注沥青夏季的抗塑变形能力。 主要 原材料 s b s 沥青及粗集料检验 结果分别见表 1 、 表 2 。 表 l 【 收稿 日期 】2 0 1 2 0 3 2 8 【 作者简介】林彩明 ( 1 9 7 4 一) ，女，广西宁明人，广西坛百高速公路有限公司工程师，从事高速公路养护技术管理工作。 表 2 3 矿料配合比设计计算 对各种 矿料进 行筛 分试验 ，依据 规范 级配范 围 ，利用 e x c e l电子表格确 定各种矿料 的配合 比，经过方案 比选 优化 后， 最终确定的各种矿料配合比为： 1 o 1 5 m m碎石： 5 l o m m 碎 石 ： 3 5 m m 碎 石 ： 0 3 m m 石 屑 ：矿 粉 ：水 泥 = 1 0 ： 4 0 ： 1 4 ： 3 0 ： 4 ： 2 。 有关级配情况和级配曲线见表 3 和图 1 。 表 3 各种规格矿料通过各筛孔的百分比 1 o 5 l 5 m l ore 93 7 1 00 1 2 9 9 9 4 0 4 l 5 1 0 4 0 5 0 4 0 5 0 4 0 5 0 矿粉 水泥 1 o 0 1 o 0 l o 0 1 o 0 1 o 0 l o 0 1 0 0 to 0 l o0 8 6 7 1 0 o l 00 4 9 9 l0 o l o0 3 2 3 10 0 l o0 1 9 2 99 6 l 00 1 l 1 94 5 l 0o 筛孔尺寸 ( f il m ) 图 1 4 最佳油石比的确定 按照确定 的矿料级配组成 ， 油石比在 4 0 6 0 范 围内， 以0 5 的间隔增长， 共采用 5个不同的油石比制作马歇尔试 件。拌合温度为 1 8 0 ，击实温度 1 6 0 c，成型时双面各击实 7 5次。成型后的试件静置 1 2 h后脱模，测定其毛体积相对密 度，并采用计算值确定最大理论密度，计算出空隙率、矿料 骨架空间隙率、沥青饱和度指标。在 6 0 c的恒温水浴中浸泡 3 0 m i n后测定试件的马歇尔稳定度及流值。不同油石比的马 歇尔试件各物理、力学指标试验结果见表 4 及图 2 。 表 4 油石比 ( ) 4 0 4 5 5 o 5 5 6 0 毛体积相对密度 2 5 9 1 2 5 9 4 2 6 l 9 2 6 2 7 2 6 0 6 最大理论相对密度 2 7 6 6 2 7 4 4 2 7 2 2 2 7 0 6 2 6 7 5 空隙率 ( ) 5 5 3 8 2 0 2 6 矿料骨架空间隙率 l 5 1 1 5 4 1 5 1 l 6 2 有效沥青饱和度 ( ) 5 8 3 6 4 5 7 4 8 稳定度( k n) l 3 7 l 5 9 1 6 7 1 6 4 流 值( 0 1 m ) 嚣2 6 2 靛 蠢 2 6 蛙 2 5 8 8 5 善78 50 7 0 嚣6 5 6 o 5 5 40 4 5 5 0 5 5 6 0 油石 比 ( ) 6 善 惜 4 嚣 s 2 4 4 4 5 5 5 5 6 油石 比 ( ) 4 5 5 5 5 6 油 石 比 ( ) 2 、一 憾 雅 1 7 6 5 1 6 5 5 1 5 4 5 1 4 3 5 1 3 4 4 5 5 5 5 6 油 石比 ( ) 图 2 最佳油石比的确定：油石比要结合当地气候条件综合考 虑，一般情况下，考虑到温度效应的影响，热区油石比取下 限，寒区油石比取上限，同时条件许可的情况下，建议采用旋 转击实仪来验证用马歇尔试验确定的最佳油石比。 在图2的关系图中，其毛体积密度峰值对应的油石比为 a l = 5 4 ， 稳定度峰值对应的值为a 2 - 5 1 ，设计空隙率对应的 值为 a 3 = 4 9 ，饱和度中值对应为 a = 5 2 ，o a c 。 = ( a 。 + a 2 + a a 4 ) 4 = 5 1 5 。 根据规范技术指标要求，找出满足各项技术指标的共同 沥青范围用量的平均值 o a c 2 ： o a c o = 4 7 8 ， 0 a c = 5 4 ， 0 a c 2 = ( o a + q a c ) 2 = ( 4 7 8 + 5 4 ) 2 = 5 0 9 ，因此 o a c = ( o a c + o 崛 ) 2 = 5 1 。 根据试验结果经综合分析，o a c = ( o a c 。 + o a c ) 2 = 5 1 时，各项指标均满足马歇尔技术要求。 5 试验检验 为了检验沥青混凝土配合比的有关高温稳定性和耐久性 及水稳性，采用粉胶比、有效沥青膜厚度、马歇尔残留稳定 度等指标进行检验。对于粉胶比的定义，在中国还没有有关 规范规定 ，参考美国规 范，是指矿料混合料 中小于 0 0 7 5 m m 的粉料与有效沥青用量的比值。根据试验研究，粉胶比应控 制在一定范围， 粉胶比适当增大， 沥青混合料高温性能改善； 而对有效沥青膜厚度，一般认为，只要有足够的沥青膜裹附 于集料上，就能保证沥青混合料的耐久性；马歇尔残留稳定 度国内有关规范有明确的规定。有关粉胶比、有效沥青膜厚 度、马歇尔残留稳定度指标试验结果分别见表 5 、 表 6 、 表 7 。 7 6 级中 啪 m 配限 t m；2” 配限 d 级 上 加 g ； 鹅 拍 驼 埔 ” ，4 7； 合 级 ； j 根 。 m 黼 筛寸 ” 互 吼m吼m 各h 表 5 有效沥青膜厚度 d a ( gtrn ) =p b e ( y b s a ) 1 0 - 7 3 2 6 生产配合比设计及验证 6 1 生产配合 比设计 目标配合比确定以后，要使实际施工中所采用的沥青混 合料拌和设备进行生产配合设计。试验 时，矿料按 目标配合 比设计的 比例 由冷料仓取样 进行 各项 指标试验 ，使其合成级 配在要求范围 内并大致接近 中值 ，按此配 比进行拌和 ，用热 拌合料进行马歇尔试验，此试验 的油石比采用 目标配合 比确 定的油石 比0 3 进行试验。按照与 目标 配合 比相 同的试验 方法确定最佳用油量，所得结果为生产配合 比。据此结果根 据拌和设备的拌和能力确定每盘料所 需各 热仓 的矿料数量和 沥青的数量 。 6 2 生产配合 比的验证 生产配合 比的验证是通过实际施工对 预期结果的验证 ， 也是从感性的角度对沥青混合料配合比设计的评估，同时也 是对施工 单位制定的施工方案的检验，检 验其 拌和 、运输 、 摊铺、碾压工艺等的可行性和设备 的匹配情况 。这可从混合 料的颜色、拌和均 匀度 、离 析情况 、碾压后 的表面状况等方 面做出判断；同时要组织试验人 员对拌和摊铺后 的混合料及 时取样，进行抽提 ( 如马歇尔试验 ) ，对碾压段进行钻芯取样 等各种检验，并对 生产 的全过程监控 ，检查各种设备参数材 料投放是否准确 。 整理 出该阶段的所有数据， 进 行对 比分析 ， 若有指标 达不到规 范要求 ，应对生产配合 比或有关工艺做出 调整，直至达 到设计要求 。 7 结论 总之 ， 沥青混凝土配合 比实际为施 工提供 了依据和标准 ， 良好的沥 青混凝土配合 比需要在沥青混凝土配合 比设计过程 中，紧密 结合 当地 的环境条件和施工生产的实际情况，不仅 要精心选择材料、矿料配合比计算、最佳油石比确定、试验 检验 ，还 要通过生产配合 比的设计及验证 ，通过不断地试验 研究，确 定符合 当地环境和各项指标 的沥青混凝土配合 比， 这对保证路面工程的质量具有重要的意义。 【 参考文献】 1 】中交公路规划设计院j t g 0 5 0 - 2 0 0 6 ， 公路沥青路面设计 规范 s 1 北京： 人 民交通 出版社， 2 0 0 6 2 交通部公路科学ij t g f 4 0 2 0 0 4 ， 公路沥青路 面施工技 术规范f s 1 北京： 人 民交通 出版社 ， 2 0 0 4 【 3 】 交通部公路科学所j t g 0 5 2 - 2 0 0 0 ， 公路工程沥青及沥青混 合料试验规程f s 1 北京： 人民交通出版社， 2 0 0 0 【 4 】交通部公路科学所j tg e 4 2 2 0 0 5 ， 公路工程集料试验规 程 s 1 北京： 人 民交通 出版社 2 0 0 5 【 5 】 张争奇， 等 沥青混合料粉胶比【 s 】 陕西： 长安大学学报( 自然 科学版) ， 2 0 0 4 0 9 ( 上接第 6 3页 ) ( 2 )加强技术管理 ，明确 岗位责任制 ， 认 真做好技术交 底工作 。除进行书面交底外，还应组织各班组召开技术 交底 会 ，对施工难点和重点专 门进行讲解。 ( 3 )各种不同的材料必须合理分类，堆放整齐， 严格管 理 。加强原材料检验 工作 ，严格执行各项材料 的检验制度 。 钢绞线、锚夹具等材料都必须有出厂合格证和试验资料。灌 浆用水泥浆严格按配合 比施工 。 ( 4 ) 实行质 量奖 罚制 。 实行优质重奖 、 劣质重罚 的方法 ， 最大限度地调动 人的积极性 。 ( 5 )i检制。质量严格检查 ，坚持 “白检 、交接检 、专 榆 ”三检制 。 ( 6 )隐检制。根据施工进度安排预检、隐检计划，进行 预检、隐检程序，办理预检、隐检手续，并及时履行签证归 档 。 ( 7 )组织和参加各种工程例会 。 ( 8 ) 材料分批进场时 ，均提前三天 向监理提供质量保 证书和进场数量 ，并及时提请监理进行有见证抽样和送检。 ( 9 ) 张拉设备进场前和规范规定