浇筑式沥青混合料配比设计方法与施工技术

2014-11-09焦利敏

山西建筑 2014年5期

焦利敏

(太原市筑鑫市政工程检测有限公司，山西太原 030024)

0 引言

浇筑式沥青混凝土是一种新型的沥青混合料，代号为GA，它是由高含量的沥青和高比例的矿粉以及一定粗集料在220℃高温下，经长时间拌制，形成一种粘稠的具有类似于水泥砂浆的流动性的混合料。GA施工浇筑后，用抹刀抹平，无需压路机碾压，待其冷却后即可密实成型。由于它具有这些优点，一般将其用于大、中型桥梁的桥面铺装中。GA的材料组成、配比设计、性能指标、施工技术与普通AC系列沥青混合料都有着很大的差别。作为工程技术人员，本人曾参与了太原市漪汾桥和北中环桥的试验检测工作，积累了GA的一些施工经验和试验数据，下面我就简单介绍一下它的配比设计方法及施工要点。

1 设计原理

GA的配比设计应包括目标配比设计、生产配比设计、生产配比验证三个阶段。GA的矿料比例和沥青含量等各项数据经计算得出后，试验室应用小型沥青拌和机模拟试拌。GA的热稳定性采用贯入度、流动性作为控制指标。用低温弯曲试验检验GA的抗裂性能。

2 材料组成

2.1 沥青

GA使用经过改性的硬质沥青作为结合料，该沥青具有较高稠度和粘性，以保证高温下不产生较深车辙以及冬季低温下不开裂的稳定性能。改性硬质沥青是用聚合物改性沥青掺加一定天然沥青或建筑沥青而成。与普通聚合物改性沥青相比，GA用的改性硬质沥青要“硬”很多。

表1为改性硬质沥青的技术要求。为了与普通改性沥青进行对比，我把普通SBS聚合物改性沥青的技术要求也一并列出，便于二者比对。

表2为2009年6月漪汾桥两侧便道钢桥生产GA用的改性硬质沥青各项指标，该沥青为韩国产SK型改性硬质沥青。

2.2 粗集料

GA用的粗集料应按规范要求择优选取，并对各种集料取样试验，当某一种材料不合格时，应予以剔除，重新选料。

需要指出的是GA用的粗集料压碎值应经高温烘干后再冷却至室温进行试验。烘干温度为300℃。而普通AC用的粗集料做压碎值仅需风干即可。

2.3 细集料

GA的细集料包括机制砂、天然砂、石屑，其技术要求与AC系列混合料的相同。在GA中适宜掺加一定比例的天然砂，目的是增加GA的流动性。天然砂与机制砂的比例不得大于2∶1。

表1 改性硬质沥青的技术要求

表2 改性硬质沥青各项指标

2.4 填料

GA的填料为矿粉，掺加量高达25%以上，如此高的掺量也是为了提高GA的粘聚力和稳定性。同时矿粉与沥青有较好的吸附作用，二者利于形成结构沥青。

2.5 外掺剂

为改善混合料的施工和易性，保证GA有足够的“流动本领”。同时也是为提高GA的高温稳定性，要在沥青混合料中掺加改性剂。在漪汾桥便道钢桥桥面以及北中环桥钢桥面GA铺设时，我们掺加了Sasobit改性剂。它在加热条件下，简单搅拌即可稳定分散于沥青之中，能有效降低沥青感温性，显著提高混合料抗变形、抗车辙等能力。

3 确定GA的矿料配比

GA和AC同属悬浮密实型结构，粗集料悬于沥青胶砂中，其强度主要由沥青和填料相互作用产生粘聚力形成。为保证GA有足够的流动性，4.75 mm以下约占到70%，填料25%左右(北中环桥桥面GA中矿粉占到27%)。

表3是GA的级配要求。

表3 GA的级配要求

各集料进场试验合格后，依据各矿料的筛分级配，在计算机上进行GA的级配设计，得出各集料的用量比例，力争使较多筛孔的通过率接近级配要求范围中值，尤其以 4.75，2.36，0.075 三个筛孔最为关键。计算所得到的合成级配曲线应连续平滑。北中环桥钢桥桥面GA目标配比为:(5 mm～10 mm)∶(3 mm～5 mm)∶(0 mm～3 mm)∶天然砂∶矿粉 =32%∶5%∶26%∶10%∶27%，油石比为8.0%。

4 确定GA的油石比

先预估适宜的油石比为中间值，然后按±0.3%为变量。依据先前计算所得到的矿料配比用小型拌和机分组拌和，并按规定的方法分别测定三组油石比下GA的混合料贯入度、贯入度增量等指标。我国规定GA应满足表4的技术要求。参照表中要求确定满足贯入度和贯入度增量的沥青用量范围，确定最佳的油石比。

5 配比检验

GA的配比设计完成后，要经过施工和易性和低温弯曲性能检验。施工和易性检验是以最佳油石比下拌和的混合料按要求的方法测定其刘埃尔流动性。低温弯曲性能检验按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中有关方法制作(300×100×50)mm试件测定。经检验施工和易性和低温性能之一不符合表4性能要求时，应进行配比调整。

经过试验，各项指标均满足表4要求时，即可进行生产配比的设计。

6 生产配比设计与生产配比验证

目标配比设计结束以后，应将各矿料配比转化为沥青拌和机冷料仓的供料比例供生产配比设计试拌使用。把矿料的目标配合比设定为各冷料仓的皮带转速方法为:将各冷料仓皮带分别设置5个皮带转速，测定不同的转速下对应集料的流量，单位统一为kg/min。以皮带转速为横坐标，以集料流量为纵坐标画出坐标关系图，并将所测得的5个转速—流量对应值标于坐标上。根据设定的沥青拌和机每小时产量求出所需的单位小时矿料输入量。在图中找出对应的该料仓皮带转速。

按上述方法对各冷料仓标定的比例进行烘干、上料，再从拌和机热仓中取样、筛分，按最佳目标油石比±0.2%拌制沥青混合料，做和易性、贯入度、低温试验等。直至混合料各项指标完全合格，这时就可确定生产配比和最佳油石比了。

生产配比验证即通过试拌试铺最终确认生产用的配合比，是经一系列调整后达到目标、生产均衡，与工地摊铺衔接紧密，稳定质量的过程，当配比验证合格，该配比将在生产中严格执行，不得轻易变更。

7 GA的施工要点

7.1 准备工作

由于GA配比中矿粉的比例较大，因此，上料前必须要考虑拌和机的结构和填料仓最大称量值。漪汾桥便道钢桥桥面GA生产时，矿粉的生产配比掺量为29%，当时，沥青拌和场的沥青混合料拌和设备为加隆3000型，如果每盘按3 000 kg称量，矿粉就得掺将近1 000 kg。而加隆3000型拌和机填料仓最大称量值为250 kg，因此，决定了该机每盘只能生产1 000 kg GA混合料。然后，根据拌和机产量、运输距离等确定车辆配备数量以及施工进度。

7.2 拌和机拌和

因为GA的矿粉掺量较大，所以要尽可能使用能对填料加温的拌和机，GA要求石料加热温度在280℃ ～320℃之间。搅拌后成品料出料温度在220℃ ±5℃以内。

7.3 拌和时间

将加热后的集料计量，加入矿粉后干拌20 s～30 s，使矿粉充分升温，搅拌均匀，加入沥青后，再拌和60 s～90 s即可出料。

7.4 运输

GA拌和好后放入专用运输车中，此时要加入2%～4%的Sasobit改性剂并在运输罐内继续搅拌。GA专用运输车储料罐内部设有搅拌叶片及升温装置。运输车储料罐内应先升温预热，并限制最高温度不超过240℃，防止GA硬结。装料后，要连续不停搅拌至少30 min，运输过程中，要关闭罐体上部仓门保温。从拌和机拌和开始，应在3 h～6 h之内完成运输、摊铺等全部工作。