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道路沥青混凝土配合比案例分析

来源: 作者:国内部 吴钧 时间:2016-12-06【字号:

1 沥青混凝土设计要求

本工程是东南亚某国公路项目。全长13.5km,是重要干线高等级公路,设计路面宽度为13.0m。路面结构形式为125px 粘结层+ 100px 磨耗层,路面基层是规格为500px 的水泥混凝土。

该工程基层级配碎石和沥青混凝土所用的石料都是石灰岩,沥青混凝土所用的沥青是60/ 70型号沥青。

该工程沥青混凝土粘结层和磨耗层的级配要求范围见表1。骨料最大粒径分别是25mm和19mm。

 

表1 粘结层和磨耗层沥青混凝土混合料矿料级配范围

粘结层和磨耗层混合料马歇尔试验配合比设计要求如下:

表2  马歇尔试验配合比设计要求


2 沥青混合料配合比的设计

配合比设计是道路施工至关重要的环节,也是决定工程质量的主要因素。按照本工程技术规范的要求,采用马歇尔配合比设计方法,试验依据是美国沥青混凝土协会MS22。

沥青混凝土粘结层0~25mm 是用4 种不同规格的骨料合成,分别是0~5mm ,5~12mm ,12~19mm 和19~25mm。磨耗层0~19mm 是用3 种不同规格的骨料合成,分别是0~5mm、5~12mm、12~19mm。

表3 和图1 是粘结层4 种规格骨料的筛分结果和合成混合料的计算级配曲线。表4 和图2 是磨耗层3 种规格骨料的筛分结果和合成混合料的计算级配曲线。

表3   沥青混凝土粘结层配合比设计

图1   沥青混凝土粘结层级配曲线 

表4  沥青配合比磨耗层设计

图 2  沥青混凝土磨耗层级配曲线

通过对图1,图2,表3和表4分析可以看出,级配曲线比较平顺,根据以往工程经验,应该能满足生产和施工要求。进行马歇尔试验确定粘结层和磨耗层的沥青用量。如表5和表6所示:

表5  沥青混合比粘结层试验结果

表6  沥青混合比磨耗层试验结果

根据以上数据通过画趋势图最终确定最佳沥青用量:粘结层为4.5%,磨耗层为4.8%。

3. 取舍密度设计

根据合同要求和ASTM规范,选定沥青混合料的最佳沥青用量和级配曲线后,必须做取舍密度试验, 沥青混凝土的物理性质与其体积参数有关,在摊铺碾压完成后的使用期里,其空隙率将会产生明显的变化,取舍密度试验就是预测沥青混凝土承受环境影响和车辆荷载后其孔隙率将会产生多少变化。通过这个试验,可以确定无论经过多少荷载,孔隙率的最小值都大于规定的最小值。

首先我们确定5%空隙率对应的沥青含量,然后按每组3个试块做3组试块的方案,每组的沥青含量分别为(1)5%空隙率对应的沥青含量,(2)5%空隙率对应的沥青含量+0.5%,(3)5%空隙率对应的沥青含量-0.5%。

每组试块的上下两面分别被击实300下,并试验得出空隙率,画出沥青含量图对应的空隙率, 如果对应3%空隙率的沥青含量应该从曲线内部得到,而不是曲线外部延长线上得到,则说明该配合比设计能满足重交通量的要求。如表7和图3,图4所示:

表7  沥青混合料取舍密度试验结果

图3   沥青混凝土粘结层取舍密度试验

图4   沥青混凝土磨耗层取舍密度试验

表8  最终试验结果

由上图可以看出,对应3%空隙率的沥青含量是从曲线内部得到,而不是曲线外部延长线上得到,故满足设计要求。

4.施工试验段验证

经过试拌试验段的铺筑,每层做200m的试验段,证明当胶轮压路机的压实遍数达到8遍时,粘结层和磨耗层就可以达到施工规范要求的压实度98%,其他指标均符合要求。

5.结束语

当利用取舍密度设计可以标准检测沥青混合料是否满足荷载和环境对沥青混凝土孔隙率影响的要求,方法既简便又切合实际,是国外施工常用的评价办法。通过在工程项目里的大量研究,我们相信会对这种设计方法有更加深层次的认识和改进,从而有利于提高沥青混合料质量,提高道路工程质量。

参考文献

[1]  JTJ 052-2000 ,公路沥青及沥青混合料试验规程

[2]  MS22 (第六版本) ,沥青混凝土设计方法

[3]  骨料和矿粉对沥青混凝土行为的影响  Shuler, T.S.和 Huber G.A.

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