浅谈热拌沥青沥青混合料的配合比设计与施工

浅谈热拌沥青沥青混合料下面层连续粗粒式悬浮半密实结构AC-25G改进型级配的配合比设计与施工讲述内容一、项目概况二、沥青混合料概述三、原材料质量控制四、级配设计五、配合比设计六、质量控制七、路面常见病害原因分析AC-25G沥青混合料的组成结构沥青混合料是一种热塑性材料，由沥青、粗集料、细集料及矿粉在高温下拌和而成，形成粗集料骨架和细集料填充的结构类型。AC-25G型属连续粗粒式悬浮半密实结构混合料，经研究、实验对比其良好的性能后设计的改进型级配。在高速公路技术发展上一个继进，有着很好的性能。原材料重要性原材料为混合料的主要组成部分，其质量不可忽视，它也直接影响到混合料的性能，所以必须有一个固定的样品来源以便控制，并严格检测原材料的各项指标。当前集料质量差，变异性大的问题突出，市场混乱，难以控制，要象重视沥青一样重视集料的生产和质量粗集料要求粗集料的质量对混合料的高温稳定性有很大的影响，主要表现在A、集料颗粒的粗大、表面粗糙度、破碎面积大、形状的方正B、良好的粘附性；C、石料的吸水率也不可忽视，吸水率过大水份会长期包裹于沥青薄膜内，对集料的沥青膜造成水破坏再加上自然环境等因素老化，沥青膜脱落从而破坏混合料；D、主要筛孔的通过率要求，26.5mm要求通过量为70~85%。我部下面层石料的规格要求编号规格（mm）加工筛孔（mm）要求1#料13.2~31.531~3231.5mm通过率为100%26.5mm通过量为70~85%2#料4.75~13.2163#料2.36~4.7560.075mm通过率≤3%4#料2.36mm以下30．075m通过率≤10%指标压碎值磨耗损失视密度吸水率粘附性坚固性针片状软石含量0.075含量检测结果18.219.12.7400.65级2.610.31.80.5标准≤22≤25≥2.50≤2.05级≤12≤15≤3≤1细集料质量要求1、尽量采用机制砂，细集料应与沥青有良好的粘结能力；2、避免使用粘结性能差的天然砂及花岗岩、石英岩等酸性岩石破碎的人工砂或石屑，如需要使用时应采用抗剥离措施，以增强混合料使用寿命。天然砂的使用1、要控制它的级配细度模数；2、要保持其洁净无杂质；3、更要严格控制其用量（10%以下）以集料的6%为宜，尽量少用或不用。砂用量过大会影响到混合料的水稳定性、高温稳定性、耐久性。石屑与天然砂的对比性能石屑天然砂棱角性＞42%＜45%粘附性好差高温稳定性好差水稳定性好差空隙率大小施工和易性差好沥青面层用机制砂或石屑规格石屑是采石厂破碎石料时通过4.75mm的筛下部分，采石厂在生产石屑的过程中应具备除尘设备石屑0.075mm以下含量，应控制在10%以下，级配列表如下：规格公称粒径（mm）水洗法通过各筛孔的百分率%9.54.752.361.180.60.30.150.075S150~510090-10060-9040-7520-557-402-200-10S160~310080-10050-8025-608-450-250-15细集料技术指标具有一定的级配及棱角性，洁净、干燥、无风化、无杂质、不含泥土其质量满足规范要求。指标视密度坚固性砂当量0.075含量塑性指塑标准≥2.50≤12≥60≤104检测结果2.7197.580.39.33.1矿粉的质量要求1、矿粉应采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨细加工而成。矿粉与沥青介质组成的沥青胶浆对混合料与矿料的结合力影响很大；2、为保证混合料良好的和易性必须做到严格控制矿粉的细度及塑性指数。保证矿粉表面的结构沥青膜厚度；3、检测矿粉指标应目测三项指标：a、矿粉颜色，正常颜色应该是灰白色。b、观测悬浮物，将少许矿粉放入水中搅拌后观测其水表面漂浮物是否有异色，如为黑色或黄色则不合格。c、矿粉细度，用手磨细度与水泥相当，比水泥稍粗没有明显的颗粒感。4、我部AC-25G型混合料的矿粉用量为5%，过多会增加沥青的用量，过少会影响到沥青混合料的各项物理指标要求，如：马歇尔稳定度、流值、动稳定度。应适当使用矿粉。矿粉技术指标指标视密度(g/cm3)含水量(%)细度（通过率%）亲水系数塑性指数0.6mm0.15mm0.075mm标准≥2.5≤110090~10075~10014检测结果2.7440.410093.381.20.52.6沥青的组成及质量要求沥青是由一些极其复杂的高分子的碳氢化合物和碳氢化合物的非金属（氧、硫、氮）的生物所组成的混合物，是一种有机胶凝材料，是混合料的结合物，并具有一定的可塑性、流动性。高速公路下面层混合料一般采用重交沥青（如：AH-70、AH-90）。1、根据不同的地区气候条件及环境选用合适的沥青标号，对混合料而言沥青的好坏很大程度上影响到它的质量；2、沥青各项指标的检测，仅仅检测沥青的稠度、高温稳定性及可塑性三大指标是不足的，还应检测其含蜡量、动力粘度、老化试验（质量损失、针入度比、延度）等技术指标，3、沥青要重点考虑以下几点：a、提高沥青的流变性能；b、延长沥青的耐久性；c、改善沥青与矿料的粘附性，才能适应现代交通要求。4、根据湖北气候条件及成本考虑，AC-25G采用AH-70重交沥青。沥青的质量指标要求技术指标设计标准针入度（25OC，100g，5s）60~80（0.1mm）延度（5cm/min,10OC）]≥15cm延度（5cm/min,15OC）≥100cm软化点（环球法）≥46OC闪点（COC）≥260OC含蜡量（蒸馏法）≤2%溶解度（三氯乙烯）≥99.5%动力粘度（60OC）≥180Pa.s薄膜烘箱加热老化试验质量损失%≤0.8%针入度比%≥61%延度（10OC）≥8cm延度（15OC）≥30cm矿料级配设计与选择下面层沥青混合料矿料级配确定是配合比设计的重要一个环节，沥青混合料矿料级配类型分为：密级配、开级配及间断级配三类，设计AC-25G型为密级配，形成悬浮半密实结构。我部下面层采用8cm厚沥青混凝土AH-70重交沥青，AC-25G型沥青混凝土的矿料设计级配范围矿料级配设计与选择筛孔（mm）31.526.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075设计曲线10095-10078-9067-8155-7445-5930-3820-2712-208-176-144-103-710097.5847464.5523423.51612.51075规范中线10090-10075-9065-8155-7445-6330-4020-3012-228-176-144-103-71009582.57364.55435251712.51075矿料级配设计与选择由上表可以看出，在26.5mm、19mm、16mm粒径上设计曲线在规范曲线的基础上往细调了2.5%、1.5%、1%减少了其含量，而且在9.5mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm粒径上设计曲线在规范曲线的基础上分别调粗了2%、1%、1.5%、1%使混合料中其粒径含量增加，下面层粒径大、摊铺厚度厚，此混合料设计上26.5mm~16mm中值偏细，9.5mm~1.18mm中值偏粗，这样沥青混合料铺在路面上比较均匀密实、和易性好且不宜离析。AC-25G型下面层沥青混凝土曲线图02040608010031.526.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075筛孔尺寸(mm)通过量(%)设计曲线规范中线AC-25G型为改进型级配，与下面层常用的级配类型如（AC-25I型）相比之下AC-25G型有着本身的优点筛孔（mm）31.526.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075AC-25G级配范围10090-10075-9065-8155-7445-6330-4020-3012-228-176-144-103-7AC-25G级配中值1009582.57364.55435251712.51075AC-25I级配范围10095-10075-9062-8053-7343-6332-5225-4218-3213-258-185-133-7AC-25I级配中值10097.582.57163534233.525191395级配曲线对比由以上图表可以看出1、总体上AC-25G型矿料级配更趋于S型；2、混合料具有较好的嵌挤，又具有适宜的矿料间隙率及空隙率，还不必填充太多的沥青结合料，便能得到3%~6%的设计空隙率。3、混合料具有很好的性能，但必须在高温下充分压实，4、与AC-25I相比0.15mm~4.75mm粒径偏粗，分别调粗了2~8.5个百分点，在相比之下AC-25G型级配的密实度会好些空隙率大，路面效果也好，AC-25G与AC-25I型矿料级配对比曲线图02040608010031.526.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075筛孔尺寸（mm）通过量（%）AC-25G级配中值AC-25I级配中值配合比设计配合比设计分为目标配合比设计、生产配合比设计及生产配合比验证三阶段AC-25G沥青混凝土下面层属连续悬浮半密实结构，在配合比设计过程中，级配及各项物理、力学指标均要符合设计要求。AC-25G型目标配合比目的：1、确定各矿料的比例；2、确定混合料的合成级配；3、确定混合料的最佳油石比和沥青用量，并进行相关试验；4、初步了解所设计沥青混合料的性能，以指导生产配合比设计。试件制作及沥青用量的选定1、马歇尔试件制作a、估计最佳沥青用量，分别做5组不同油石比；b、试件装模、成型注意温度控制（包括矿料、沥青、拌和、成型）c、装料前混合料拌和均匀；d、一次性把料装入试模，避免混合料离析；E、插捣要及时，保证每个试件插捣次数一致。2、沥青用量的选定a、确定OAC1的方法根据试验曲线的走势，按下列方法确定沥青混合料的最佳沥青用量OAC1。在曲线图上求取相应于密度最大值、稳定度最大值、空隙率中值、沥青饱和度中值的沥青用量a1、a2、a3、a4，取平均值作为OAC1OAC1=（a1+a2+a3+a4）/4确定OAC1遇到的问题1、我们在实际操作过程中所选油石比范围的各项指标很难做出理想的曲线图，绘制的各种指标与油石比的关系曲线，密度和稳定度两个指标中有一个或者两个经常不能出现峰值，只能求出OAC2，没有OAC1。这也是普遍存在的问题，说明并不是试验误差造成的，而是一个客观规律的存在。因此如果不能使密度或稳定度曲线出现峰值时，则舍去该项后计算平均值，得出OAC1。2、按照以往的规定，如果不能出现峰值，必须扩大油石比的范围，保证出现峰值，但大量的试验结果表明，这样很难达到预想的结果，需要大得多的油石比范围，使确定的峰值距离最佳油石比很远，而失去意义。因此在密度和稳定度没有出现峰值时，可直接以目标配合比的空隙率中值所对应的沥青用量作为OAC1，但OAC1必须介于OACmin~OACmax之间，否则应重新进行配合比设计。以各项指标均符合技术指标标准的沥青含范围OACmin~OACmax的中值得出OAC2。取OAC1及OAC2中值综合分析确定最佳油石比OAC=3.9%，最佳沥青用量马歇尔试验曲线体积性能试验成型马歇尔试件和车辙板试件，检测a、高温性能——应用马歇尔稳定度试验辅助评价，并以国内车辙试验为主要评价手段；b、水稳定性能——应用美国汉堡浸水车辙试验、浸水马歇尔残留稳定度及冻融劈裂试验评定；c、低温性能——应用小粱弯曲试验和15OC劈裂试验检测低温抗裂性能；d、渗水性能——应用渗水仪测定。性能检测指标技术指标设计标准试验结果稳定度（KN）≥8111.1流值（0.1mm）20~4029.0空隙率（%）3~64.2沥青饱和度（%）65~7568.5矿料间隙率（%）≥1213.2浸水马歇尔残留稳定度（%）≥8090.9动稳定度（次/mm）≥10001130冻融劈裂残留强度比（%）≥7579.5油石比（%）——3.9标准密度——2.458渗水量（1min）300220AC-25G型生产配合比1、目的是选择适宜的筛孔尺寸，确定生产