沥青混合料配合比设计有关问题探析

1、沥青混合料配合比设计有关问题探析赵金玉1,杨满2,吴春来2(11黑龙江伊哈公路工程有限公司;21黑龙江省公路勘察设计院摘要:对沥青混合料配合比设计的有关问题及试验结果的影响因素进行了探析,提出了解决办法。关键词:沥青混合料;配合比设计;问题探析中图分类号:U4161217文献标识码:C文章编号:1008-3383(200303-0030-02随着公路交通事业的发展,沥青路面以其较高的强度、耐久性、行车舒适性及便于维修的特点而被人们所重视,已广泛应用于高等级公路面层。公路沥青路面施工技术规范(J T J032-94(以下简称规范对沥青混合料配合比设计提出了明确的设计方法。现对工作中遇到的有关沥青

2、混合料配合比设计问题做以探析。1矿质混合料的配合比组成设计在沥青混合料中矿料约占95%左右,它对混合料的某些参数及路面性能都有较大的影响。矿质混合料的配合比组成设计的目的就是根据设计文件对结构层的要求,选配一个具有足够密实且具有较高内摩阻力的矿质混合料,使其级配达到工程要求的最佳级配状态。规范规定矿料的级配范围并未考虑气候条件、交通状况、集料性质、混合料所处结构层位置对混合料的影响。对于连续级配的混合料,当粗集料含量少时,矿料不能形成骨架,混合料呈密实悬浮结构,混合料强度较高,内摩阻力小,热稳定性较差;而粗集料较多时,混合料则呈骨架空隙结构,内摩阻力和嵌挤力起作用,热稳定性较好,对于间断级配的

3、混合料,由于粗集料较多,细集料又能添满空隙,混合料呈密实骨架结构,其混合料密度大,同时有较高的粘聚力和内摩阻力。不同的级配状态混合料具有不同的性能,而规范规定矿料级配应尽量靠近中值,只是矿料级配密度较大,并未考虑现代车辆轴重大、渠化交通等特点。如有些地产材料视比重较大,为使集料的表面积保持均衡,就应下调4175mm、2136mm等以下的级配曲线,反之就应上调级配曲线,也就是说既不照搬规范,也不脱离规范,矿料组成设计时充分考虑气候、交通条件是非常重要的。2最佳沥青用量的确定沥青混合料的强度及稳定性主要取决于混合料中结构沥青的形成和质量,自由沥青只起到与矿料粘结在一起的作用。为了提高沥青混合料的强

4、度和稳定性,就必须控制沥青用量。我国现行规范中确定最佳沥青用量的方法是在马歇尔试验的基础上,结合我国多年科研成果和生产实践总结发展起来的。由OA C1和OA C2综合确定最佳沥青用量OA C,由此制作试件,检验水稳定性和高温稳定性。如不能符合要求,应调整级配,重新进行配合比设计,进行马歇尔试验,直到各项指标均满足要求为止。显而易见,规范中尚未考虑集料对最佳沥青用量的影响。211集料吸油率对最佳沥青用量的影响沥青混合料中的集料均有不同数量的孔隙,会吸收不同数量的沥青,使得设计沥青用量相对变小。从而导致最大相对密度、沥青饱和度、空隙率等指标计算不准,还会引起路面开裂、松散等病害,所以配合比设计时不

5、应忽视集料对最佳沥青用量的影响。一般认为,吸油率为吸水率的一半。212集料密度对最佳沥青用量的影响由于沥青混合料所用集料来源不同,其性质千差万别,集料密度也不一样,集料密度对混合料配合比结果会产生较大影响,所以配比时应该注意密度对最佳沥青用量的影响。表1是美国AASH TO的SMA规范建议稿关于合成集料的毛体积相对密度与最小沥青用量的关系,可以看出合成集料相对密度每增加0105,沥青用量减少011%。表1美国SMA规范关于合成集料的毛体积相对密度与最小沥青用量的关系合成集料的毛体积相对密度最小沥青用量/%合成集料的毛体积相对密度最小沥青用量2170611213粉胶比对最佳沥青用量的影响粉胶比也

6、就是矿粉与沥青的质量比。众所周知,结构沥青的形成是由于矿料与沥青交互作用引起沥青组分在矿料表面重新分布的结果。矿料的表面积越大,在沥青用量相同的情况下,形成的沥青膜2003年第3期(总第109期黑龙江交通科技HEI LONG J I ANG J I AOTONG KE J INo.3,2003(Sum No.109愈薄,结构沥青在沥青中占的比率就越大,因而沥青混合料的粘聚力越高。矿料的比表面积主要取决与矿粉,所以矿粉的性质、细度和用量对沥青混合料的抗剪强度影响很大。因此,粉胶比不能太小,否则会导致路面泛油;太大则会导致混合料松散。我国规范参考日本的规定,粉胶比定在110112之间。214气候分

7、区及公里等级对最佳沥青用量的影响规范规定由OA C1及OA C2综合决定最佳沥青用量OA C时,宜根据实践经验和公路等级、气候条件进行调整:一般取OA C1和OA C2的中值作为最佳沥青用量OA C。对非寒区公路以及车辆渠化交通的高速公路、一级公路,预计有可能造成较大车辙的情况时,可在OA C2与下限OA C min范围内决定,但不宜小于OAC2的015%。对寒区公路以及其他等级公路,最佳沥青用量可以在OA C2与上限值OA C max范围内决定,但不宜大于OA C2的013%。3沥青混合料试配调整的一般原则空隙率、稳定度是沥青混合料的两个重要指标,规范对此作了明确规定,但实际工作中通常会有如

8、下情况发生,可根据具体情况进行调整。311孔隙率低,稳定度也低出现孔隙率低、稳定度也低的情况,通常可用多种方法来提高。一是采用提高粗集料或减少细集料的方法来调整混合料的级配。二是适当降低沥青含量,但切记降低沥青含量增加孔隙率的同时也减少了沥青膜厚度,降低了路面的耐久性。三是以上两种方法都不能达到要求时则应考虑调换骨料。312孔隙率低,稳定度满足孔隙率低时,会造成集料颗粒重新排列定位,增加了路面的密实性,车辆荷载作用下会导致路面泛油,产生推挤和车辙变形。稳定度虽已满足要求,应采用上述方法之一予以调整。313孔隙率满足,稳定度低出现孔隙率满足、稳定度低这种情况,说明集料存在缺陷,如集料强度低、针片

9、状及酸性天然砂含量高等,必须采用上述方法进行调整。314孔隙率高,稳定度满足孔隙率过高,混合料的渗透性亦随之提高,混合料中空气和水分往复循环会促进沥青老化,降低耐久性和抗裂性,所以即使其稳定度满足,也需调低孔隙率,行之有效的方法是增加混合料中矿粉数量,也可调整集料级配,使集料密度最大。315孔隙率高,稳定度低可采用上述方法降低孔隙率,如不能同时增加稳定度时,则需调整集料的掺配比例。4沥青混合料试验结果的影响因素(1对原材料进行严格的检验,准确测定物理常数及力学性能,特别是要解决好沥青与集料的适应性和地产材料这一矛盾。注意化学剥落剂或消石灰粉对试验结果的影响。(2稳定度、孔隙率的影响因素很多,因

10、此试件成型时准确称量各种材料重量,严格控制成型温度、测试温度及试件高度,特别是一些工地实验室条件简陋,更应注意试件的升温保温过程。(3一定数量的试验人员和试验设备是控制试验检测的基本条件,而工地实验室往往是技术人员不足,即使是配备了一定数量的试验设备,也很难保证试验结果的准确可靠。5结语沥青混合料配合比设计是沥青路面施工中的重要环节,要与生产实际相结合,解决好混合料的高温稳定性与低温性能,密度与抗滑,空隙率与抗车辙、抗滑、透水性,气候交通条件等等一系列矛盾,分清主次,找出最佳平衡点,只有这样才能设计出既经济又实用的配合比,供施工使用。收稿日期:2002-12-04(上接第29页法。在任何情况下

11、,都应该摊铺机铺好混合料后立即碾压纵缝。在冷接缝时新旧摊铺面应搭接3050mm,新铺层面稍高出35mm,并用人工配合将其推出斜面,碾压时可骑缝碾压,或左右搭缝碾压,直至纵缝外观密实无麻面。213碾压程序21311初次碾压初次碾压可以使用振动或非振动钢轮压路机,不开振动静压,从面层的低端向高端碾压,因为加热的混合料在压实时容易向低处移动。初次碾压时速度慢12km/h起车停车较缓,转向不能过急,从而减小推移。21312中间碾压中间碾压应尽量紧接在初次碾压之后,并对沥青混合料要保持在达到密实度要求的最低温度以上即85,进行完了可采用振动式钢轮压路机采用“高频”、“低振”的原则去压,其速度可以比初压稍快,但不要超3km/h为宜。21313最后碾压最后碾压的目的是为了修理路面消除轮迹,可采