论文：锡太路Sup-19生产配合比的比选与确定.doc

锡太路Super19沥青砼下面层生产配合比的比选与确定吴 军、殷金侠（东盟营造工程有限公司）摘要：江苏省在近几年的高速公路和一级公路上极力广泛推广使用Superpave沥青路面，因Superpave设计理念与我国沥青路面长期试验方法的区别，使沥青砼配合比通过普通马歇尔试验确定存在一定的难度。本文结合锡太一级公路XTLM2标配合比方面的工程实践，希望对生产配合比的确定和提高路面混合料质量起到一定的作用。 关键词：配合比 设计 试铺 确定前言：配合比设计中，目标配合比设计必须为生产配合比提供依据，生产配合比决不能脱离目标而独立设计。满足级配范围的配比组成有上千种，要选择最佳最优的级配组成，不仅仅是各项指标满足规范就可以，还要看现场的铺筑效果。如果各项指标虽满足要求但现场铺筑效果不行，那么这个配合比的设计还是不成功的。既满足规范要求现场铺筑效果又好的配合比才是一个成功的配合比设计。1、目标配合比设计：锡太路面采用工程实际使用的材料委托东南大学进行了Super19下面层目标配合比的设计。根据设计配比要求，计算确定的各集料配比组成为：1#料（16-26.5mm）：2#料（4.75-16mm）：3#料（2.36-4.75mm）：4#料（0-2.36mm）：矿粉=28：33：12：23：4，最佳沥青用量为4.3%，级配合成结果和各项技术指标的检测结果见表1、2、3。： 目标配合比级配合成结果 表1筛孔尺寸（mm）通过下列筛孔（mm）质量百分率（%）26.519.016.013.29.54.752.361.180.60.30.150.075合成结果10092.269.858.538.726.416.610.97.35.84.8级配范围10010090 10080 9068 8157 7036 4923 3514 229 175 143 102 6 Super 19混合料体积性质表 表2混合料特性设计结果Super-19标准空隙率VV（%）44.0矿料间隙率VMA（%）13.1113.0有效沥青饱和度VFA（%）69.2665-75粉胶比FB1.240.6-1.6压实度N初始（%）85.689压实度N最大（%）97.698 Super 19马歇尔试验技术指标表 表3试验项目试验结果要求击实次数（次）正反75次正反75次稳定度（KN）11.45实测流值（0.1mm）26.5实测空隙率VV（%）5.13.5-5.5有效沥青饱和度VFA（%）65.460-75残留稳定度（%）89.885注：目标配合比设计中旋转压实仪设计空隙率4%时，对应的马歇尔试件的空隙率为5.1%。2、生产配合比设计2.1、确定拌和楼热料仓筛网应根据集料级配的要求提前确定加工拌和楼热料仓的筛网。本工地采用日工3000型拌和楼，共5个热料仓，根据Sup-19的级配范围要求以5个热料仓筛料量均等分布，减少溢仓和欠仓的情况选择热料仓筛网。拌和楼的筛网设置有一定的倾斜角度一般为30，以每个热料仓最接近20%确定标准筛的筛孔尺寸为：26.5mm、13.2mm、9.5mm、4.75mm、2.36mm，依据JTG F40-2004公路沥青路面施工技术规范5.4.12表5-22间歇式拌和机用振动筛的等效筛孔，确定的振动筛筛孔（mm）为：3030、1515、1111、66、33。因级配范围要求的13.2mm通过率为6881%，16.0mm通过率为8090%，所以在选择筛网有一定难度,可以根据实际合成级配的结果最接近80%的筛孔为准，不能确定时也可选16.0mm为标准筛孔。2.2、进行拌和楼流量试验，确定热料仓的矿料数量在拌和楼流量试验中，按比例计算好冷料数量，确定皮带的转速，然后设定好各冷料仓比例，按要求的数量进料，全部开启后进入烘干筒，对热料统一进行烘干和筛分，取各热料仓的集料重新进行筛分合成，尽量使合成级配靠近目标配合比的合成结果。2.3、第一次生产配合比设计通过电脑合成计算确定的第一次生产配比各热料仓的比例为：1#热料仓（15-19mm）：2#热料仓（11-15mm）：3#热料仓（6-11mm）：4#热料仓（3-6mm）：5#热料仓（0-3mm）：矿粉=28：14：19：10.5：25：3.5，集料合成级配结果见表4： 第一次生产配合比级配合成结果 表4筛孔尺寸（mm）通过下列筛孔（mm）质量百分率（%）26.519.016.013.29.54.752.361.180.60.30.150.075合成结果10093.784.270.658.038.125.017.911.38.05.54.9级配范围10010090 10080 9068 8157 7036 4923 3514 229 175 143 102 6以目标配合比设计的最佳沥青用量的4.3%的-0.1%和+0.2%进行马歇尔试验检测验证，试验结果见表5： 不同沥青用量马歇尔技术指标检测结果 表5沥青用量（%）试件毛体积相对密度计算最大理论密度空隙率（%）矿料间隙率（%）有效沥青的饱和度（%）稳定度（KN）流值（0.1mm）4.52.4392.5283.513.174.39.132.34.32.4202.5364.613.565.49.830.14.22.4182.5404.813.664.98.129.5技术要求-3.5-4.513-1560-75实测实测根据表5的试验检测结果，各项马歇尔的技术指标均符合要求。但因锡太一级公路高性能沥青路面（Super 19）施工指导意见中要求，空隙率必须在3.5%-4.5%，虽然相同的混合料在旋转压实仪压实和马歇尔击实的情况下空隙率相差1%左右，但为与沥青路面设计规范一致，要求最佳沥青用量下的马歇尔空隙率也按4%控制。因沥青用量4.3%时空隙率为4.6%（与目标配合比的马歇尔结果接近），为此，对生产配合比重新进行了设计。2.4、第二次生产配合比设计在第二次的生产配合比设计中，为降低最佳沥青用量情况下的空隙率，减少了粗料增加了细料确定的热料仓矿料比例为：1#热料仓（15-19mm）：2#热料仓（11-15mm）：3#热料仓（6-11mm）：4#热料仓（3-6mm）：5#热料仓（0-3mm）：矿粉=24：13：19：14：26.5：3.5，以最佳沥青用量的0.3%，空隙率3.5%-4.5%为标准进行设计，级配合成结果见表6，各项指标的检测结果见表7： 第二次生产配合比级配合成结果 表6筛孔尺寸（mm）通过下列筛孔（mm）质量百分率（%）26.519.016.013.29.54.752.361.180.60.30.150.075合成结果10096.386.475.562.842.526.418.911.98.35.75.2级配范围10010090 10080 9068 8157 7036 4923 3514 229 175 143 102 6 不同沥青用量马歇尔技术指标检测结果 表7沥青用量（%）试件毛体积相对密度计算最大理论密度空隙率（%）矿料间隙率（%）有效沥青的饱和度（%）稳定度（KN）流值（0.1mm）4.02.4222.5414.7*13.164.410.329.74.32.4282.5304.013.169.311.135.14.62.4252.5183.713.572.610.336.04.12.4242.5374.413.166.110.832.3技术要求-3.5-4.513-1560-75实测实测因4.0%的沥青用量时空隙率为4.7%，超出要求所以加测了4.1%的沥青用量。根据马歇尔的试验结果，沥青用量4.3%、4.6%、4.1%各项技术指标均符合指导意见的要求，按此结果上报了生产配合比报告。3、Super 19沥青砼下面层的第一次试拌3.1、试拌时沥青用量的设定因锡太路面一标和我部所用原材料基本一致，而目标配合比确定的最佳沥青用量为4.2%，苏虞张P2标原材料也基本一样，最佳沥青用量也为4.2%，而我部为4.3%，通过同其他施工项目配比比较，认为4.3%的最佳沥青用量有些偏高，根据以往的施工经验和生产配合比的结果，我部将采用4.3%、4.1%和4.2%的沥青用量分别进行试拌。第一盘设定为4.3%；第二盘设定为4.1%；第三盘设定为4.2%；三次试拌配合比比例和抽提、马歇尔指标检测结果见表8、表9和表10： 第一次试拌的生产配合比比例 表8拌 和次 序设定沥青用量（%）5#热料仓（15-19mm）4#热料仓（11-15mm）3#热料仓（6-11mm）2#热料仓（3-6mm）1#热料仓（0-3mm）矿粉第一盘4.323.012.418.213.425.43.3第二盘4.123.012.518.213.425.43.4第三盘4.223.012.518.213.425.33.4 第一次试拌的抽提技术指标检测表 表9设定沥青用量（%）检测沥青用量（%）通过下列筛孔（mm）质量百分率(%)26.519.016.013.29.54.752.361.180.60.30.150.0754.30 4.2110097.090.778.664.743.923.915.910.28.57.05.84.104.1010097.289.278.666.444.124.918.112.49.57.66.04.204.2310096.787.677.965.342.724.217.212.29.46.75.5级配范围10010090 10080 9068 8157 7036 4923 3514 229 175 143 102 6 第一次试拌的马歇尔技术指标检测表 表10实际沥青用量（%）试件毛体积相对密度计算最大理论密度空隙率（%）矿料间隙率（%）有效沥青的饱和度（%）稳定度（KN）流值（0.1mm）4.212.4302.5334.113.068.69.628.44.102.4212.5374.613.265.48.729.94.232.4392.5424.013.069.08.826.3技术要求-3.5-4.513-1560-75实测实测拌和楼在第一盘试拌时，设置的沥青用量为4.30%，因第一盘试拌，部分沥青粘在拌和楼的锅壁上，所以抽提的试验检测结果为4.21%，与设定的偏差较大。后两盘的抽提结果偏差较小。根据试拌的结果，沥青用量为4.21%对应的空隙率为4.1%，沥青用量为4.23%对应的空隙率为4.0%。所以按此结果上报了试拌报告，并建议试铺时，以4.2%为最佳沥青用量进行施工控制。4、第一次试铺 根据试拌的结果，监理工程师和业主均同意按4.2%的沥青用量进行试验段的试铺。取样检测沥青混合料的抽提和马歇尔技术指标，试验结果见表11和表12： 第一次试验段的抽提检测结果 表11设置沥青用量（%）检测沥青用量（%）通过下列筛孔（mm）质量百分率(%)26.519.016.013.29.54.752.361.180.60.30.150.0754.204.1810095.687.175.863.644.824.316.911.39.47.56.24.204.1610093.886.477.164.346.424.617.011.59.57.76.4级配范围10010090 10080 9068 8157 7036 4923 3514 229 175 143 102 6 第一次试验段的马歇尔技术指标检测结果 表12实际沥青用量（%）试件毛体积相对密度计算最大理论密度空隙率（%）矿料间隙率（%）有效沥青的饱和度（%）稳定度（KN）流值（0.1mm）4.182.4352.5434.313.067.410.029.94.162.4482.5443.812.570.111.633.5技术要求-3.5-4.513-1560-75实测实测摊铺效果和检测结果分析：现场取芯检测压实度超密，路面不渗水，表面光滑，摊铺表面3-5mm颗粒含量较多，钻芯芯样外观级配偏细。从抽提筛分结果看，0.075mm稍微超限是现场压实度超密的主要原因；2.36mm通过率偏低同时4.75mm通过率偏高，是造成混合料表面3-5mm颗粒偏多的原因，因此需适当降低矿粉用量，对热料仓比例进行调整。这次试验段，虽各项马歇尔指标检测合格，但现场铺筑效果不理想。沥青混合料配合比设计是否合理，最终还要看现场的铺筑效果。所以说设计配比虽合理，但并非最佳级配组合，还需对级配进行调整，再次进行现场摊铺效果验证。5、第二次试拌在对第一次试铺结果总结分析的基础上，重新取热料仓集料进行了筛分，计算确定了热料仓配比为1#热料仓（15-19mm）：2#热料仓（11-15mm）：3#热料仓（6-11mm）：4#热料仓（3-6mm）：5#热料仓（0-3mm）：矿粉=28：10：28.5：5.5：26：2.0，沥青用量仍采用4.2%，拌和楼再次试拌，沥青混合料的抽提和马歇尔检测结果见表13、表14： 二次试拌的抽提检测结果 表13设置沥青用量（%）检测沥青用量（%）通过下列筛孔（mm）质量百分率(%)26.519.016.013.29.54.752.361.180.60.30.150.0754.204.1510095.884.371.359.039.625.018.713.09.16.04.8级配范围10010090 10080 9068 8157 7036 4923 3514 229 175 143 102 6 二次试拌的马歇尔技术指标检测结果 表14实际沥青用量（%）试件毛体积相对密度计算最大理论密度空隙率（%）矿料间隙率（%）有效沥青的饱和度（%）稳定度（KN）流值（0.1mm）4.152.4352.5454.313.166.910.028.6技术要求-3.5-4.513-1560-75实测实测集料合成级配中明显降低了4.75mm的通过率，试拌的结果是理想的，根据试拌，我们又进行了第二次试验段的试铺。6、第二次试验段的试铺第二次试铺的沥青混合料抽提和马歇尔检测结果见表15和表16： 第二次试验段的抽提检测结果 表15设置沥青用量（%）检测沥青用量（%）通过下列筛孔（mm）质量百分率(%)26.519.016.013.29.54.752.361.180.60.30.150.0754.204.2610092.281.973.964.239.026.317.911.18.45.94.54.204.1910094.684.674.063.338.926.517.611.08.56.24.8级配范围10010090 10080 9068 8157 7036 4923 3514 229 175 143 102 6 第二次试验段的马歇尔技术指标检测结果 表16实际沥青用量（%）试件毛体积相对密度计算最大理论密度空隙率（%）矿料间隙率（%）有效沥青的饱和度（%）稳定度（KN）流值（0.1mm）4.262.4302.5414.413.366.99.628.14.192.4352.5444.313.067.29.829.6技术要求-3.5-4.513-1560-75实测实测摊铺效果和检测结果分析：现场检测基本不渗水，压实度六个点在98%100%，2个点超密，钻芯芯样粗细嵌挤密实，摊铺表面外观均匀一致。从各项指标和摊铺效果分析摊铺的第二次试验段是成功的，既满足各项指标要求现场又有理想的铺筑效果，故此次配合比设计才算全部完成。7、生产配合比设计及试铺情况总结配合比的设计，不仅仅是各项指标的检验达到规范要求就可以。最优的配合比设计必须经得起现场摊铺效果的验证，外观摊铺效果好，混合料均匀嵌挤、填充，检测的指标变异性小，现场易压实，路面的耐久性好，经得起重车的检验，表面变形小。通过锡太路生产配合比设计及试铺的一系列过程，可以得出以下体会：7.1、空隙率可以通过调整矿料级配来进行变化，都在级配范围内的不同的矿料级配，空隙率肯定存在差别。在目标配合比设计时，空隙率4.0%以旋转压实为准，对应马歇尔的空隙率为5.1%。那么在生产配合比设计时，马歇尔试件的空隙率也应以5%控制较为合理。但在施工中因施工规范和指导意见的要求，马歇尔试件的空隙率也以4.0%控制。因此在做生产配合比时集料级配不能按目标配合比的曲线确定级配，而应偏细一些以降低马歇尔的空隙率。7.2、目标配合比必须合理指导生产配合比，为生产配合比提供依据。在施工中如何使旋转压实标准和马歇尔击实标准合理的统一，还有待有关方面进一步研究确定；生产配合比不能脱离目标配合比而自行设计，应遵循目标配合比的设计结果，但可以根据实际的拌和情况提出合理的修改意见。要结合当地各项条件相近的沥青用量及使用效果选择适宜的最佳沥青用量。7.3、施工中混合料热料仓经常存在溢料和欠仓的情况，试验段时1#仓溢仓，2#仓欠仓，拌和楼也反映以前施工中普遍缺2#料，一可能是原材料变化的原因，二是否可以从筛网方面考虑，确定筛网时采用16mm的标准筛孔，即1919mm的筛网，希望在下个工地能够有机会实践，进一步验证。7.4、配合比设计和施工取样所做的马歇尔试件的试验结果偏差大，必须多做试验，主要是从分料、装料和人为因素上控制，而且必须从大量的数据上总结、归纳。7.5、新规范提出了沥青混合料的矿料级配范围的三个层次，一是规范规定的级配范围，二是工程设计级配范围，三是施工质量检验时允许波动的级配范围，根据试拌确定的标准配合比，并根据各筛孔允许的波动范围，制订施工用的级配控制范围，标准级配曲线也可能不一定接近工程设计级配范围的中值，施工波动范围也可能超出工程设计范围。锡太路Sup-19三个层次矿料级配的对比表级配层次通过下列筛孔（mm）质量百分率(%)26.519.016.013.29.54.752.361.180.60.30.150.075规范规定的级配范围10090 100 90*23 492 8工程设计级配范围10010090 10080 9068 8157 7036 4923 3514 229 175 143 102 6标准级配10095.884.371.359.039.625.018.713.09.