沥青混合料配合比设计有关问题 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4175 mm、2136 mm 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AASHTO 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 %。 213 粉胶比对最佳沥青用量的影响
粉胶比也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
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110～112 之间。 214 气候分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 Cmin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 Cmax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 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。
法。在任何情况下,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30～50 mm ,新 铺层面稍高出3～5 mm ,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1～2 km/ 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3 km/ 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 采用胶轮压路机进行,只要不粘轮可以紧跟中间碾 压不必等混合料温度下降。
总之,整个压实过程中要以“紧跟,慢压,高频,
低振“为原则,其实施每个环节,在接缝过程中要以 摊铺机的调整为重点力争摊出的面不用人工找平只 要用细料迷缝就可使平整度合格,这样接出的缝各 方面质量好,而且也是最省工省力的
沥青混合料配合比设计有关问题
