基于AC级配的水泥乳化沥青砂浆贯入式半柔性路面混合料配合比设计方法

李会军　王海有

【摘要】为了解决半柔性路面施工工艺配套复杂的问题，开发了一种新的半柔性路面——水泥乳化沥青砂浆贯入式半柔性路面，针对这种路面施工工艺的特点，阐述了基于AC级配的水泥乳化沥青砂浆贯入式半柔性路面混合料配合比设计方法。

【关键词】水泥乳化沥青砂浆；贯入式；半柔性路面；混合料；配合比

【Abstract】In order to solve the problem of semi flexible pavement construction technology supporting complex， developed a new semi flexible pavement， cement emulsified asphalt mortar injection type semi flexible pavement， according to the characteristics of this kind of pavement construction technology， this paper expounds the cement emulsified asphalt mortar based on AC grading penetration type semi flexible pavement mixture proportioning design method.

【Key words】Emulsified asphalt cement mortar；Penetration formula；Semi-flexible pavement；Mixture；Mix

1. 前言

（1）以水泥-沥青复合材料作为结合料的路面，兼具刚性路面和柔性路面的優点，表现出半刚半柔性的力学特征，它通常被称为半柔性路面，又称为半刚性路面。就世界范围来看，虽然以水泥-沥青复合材料作为胶结材料的半刚性路面性能优良，但是与以（改性）沥青作为胶结材料的柔性路面相比，应用量少之又少，其原因是施工工艺配套复杂。为此，开发了水泥乳化沥青砂浆贯入式半柔性路面。这种路面的施工方法是：首先把级配碎石摊铺在下承层上，整平稳压后把拌和好的水泥乳化沥青砂浆贯入碎石间隙中，然后经过养生、碾压等成型即成为半柔性路面。其施工工艺使配套的施工机械设备简单化、小型化、少量化，容易操作，方便推广应用。

（2）迄今为止， 从施工工艺上讲， 国内外获得半刚性路面材料的途径主要采取二种方式： 一种是“ 柔中掺刚 ”， 即在沥青混合料母体中掺加刚性材料；另一种是“刚中掺柔”， 即在水泥混凝土拌和物母体中掺加柔性材料。而水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面施工工艺是以摊铺的“级配碎石”为母体，贯入“刚柔相济”的水泥乳化沥青砂浆混合料。

2. AC级配的适应性

（1）AC级配是连续级配，它是某一矿质混合料在标准筛孔配成的套筛中进行筛分时，所得的级配曲线平顺圆滑，具有连续的（不间断的）性质，相邻粒径的粒料之间，有一定的比例关系（按质量计），这种由大到小逐级粒径均有，并按比例互相搭配组成的矿质混合料。

（2）AC连续级配矿质混合料是相当密实的，以之为基质是不能贯入水泥乳化沥青砂浆的。据研究，要实现把水泥乳化沥青砂浆贯入级配碎石间隙的目的，级配碎石的间隙率宜控制在20%～30%。

（3）如果把AC连续级配矿质混合料中不大于2.36mm的矿料去掉，则剩余级配碎石的空隙率一般在20%左右。为了加大剩余级配碎石的空隙率，把2.36mm～4.75mm的矿料要用4.75mm～9.5mm的矿料替代。

（4）由此可见，把去掉AC连续级配矿质混合料中2.36mm～4.75mm的矿料用4.75mm～9.5mm的矿料替代，并且用大于4.75mm的矿质级配碎石作为基质，贯入水泥乳化沥青砂浆是可行的。

3. 水泥乳化沥青砂浆中的矿料

为了保证水泥乳化沥青砂浆能够顺利地被贯入到级配碎石的间隙中，水泥乳化沥青砂浆中砂的粒径不宜大于2.36mm。水泥乳化沥青砂浆中的砂可用AC连续级配矿质混合料中不大于2.36mm的矿料。

4. 水泥乳化沥青砂浆贯入式半柔性路面混合料配合比设计方法

4.1粗集料，细集料级配设计。

集料的物理力学性质按《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）中沥青混合料的要求进行控制，级配按照AC要求选择，并确定集料中各种材料的配合比；≤2.36mm的石料、石屑、矿粉等集料称为细集料，>4.75mm的矿石集料称为粗集料；级配选择后去掉2.36mm～4.75mm的石料，用等质量的4.75mm～9.5mm的石料代换2.36mm～4.75mm的石料。

4.2结合料的设计。

（1）第二结合料选用快凝型水泥，其质量符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）的规定；水泥集料比（水泥与集料的重量百分比）一般为3%～6%，水泥集料比确定后计算水泥用量；水泥采用内掺法，即用等质量的水泥代替细集料中的矿粉，水泥作为细集料的一部分使用。

（2）第一结合料选用慢裂慢凝型SBR改性乳化沥青，其质量符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）的规定；取乳化沥青的蒸发残留物，采用《沥青混合料马歇尔稳定度试验》（T0709-2011）确定油石比，油石比是指蒸发残留物与集料的质量百分比，根据油石比和乳化沥青中蒸发残留物的含量计算出乳化沥青用量。

4.3水泥乳化沥青砂浆设计。

（1）按上述确定的用量比例，取乳化沥青、含水泥的细集料以及不同掺量的水，采用《乳化沥青稀浆封层混合料稠度试验》（T0751-1993）的方法，稠度值控制在3cm～5cm之间，确定外加用水量；

（2）是否需要使用外加剂、需要使用哪些外加剂以及其用量，如缓凝剂、减水剂或其它添加剂，通过试验确定；水泥乳化沥青砂浆的破乳时间控制在至少15分钟；

（3）根據马歇尔试验、稠度试验、破乳时间试验等确定水泥乳化沥青砂浆配合比即细集料∶乳化沥青∶外加水∶外加剂；

（4）施工中含水泥的细集料应保持基本干燥，则水泥乳化沥青砂浆的试验配合比可视为施工配合比，它是标定稀浆混合料拌和摊铺机（也称稀浆封层机）的依据。

4.4混合料配合比设计示例。

（1）选取AC-20型沥青混凝土级配碎石，做6cm厚的半柔性路面。

（2）设计以100Kg集料为例。在100Kg集料中，>4.75mm的石料（10mm～20mm碎石∶4.75mm～9.5m碎石=40∶20）60Kg、2.36mm～4.75mm的石料10Kg、≤2.36mm的石料（米石∶石屑∶矿粉=10∶10∶10）30Kg符合规范要求。用10Kg 4.75mm～9.5mm的石料等质量代替2.36mm～4.75mm的石料，则100Kg集料中，粗集料70Kg、细集料30Kg。那么，粗集料的配合比变为：10mm～20mm碎石∶4.75mm～9.5mm碎石=40∶30，细集料的配合比仍为：米石∶石屑∶矿粉=10∶10∶10。

（3）水泥集料比定为3%，则水泥用量为：100Kg×3%=3Kg。

（4）采取内掺法，用水泥等质量代替矿粉，则细集料配合比变为：米石∶石屑∶矿粉∶水泥=10∶10∶7∶3。

（5）用乳化沥青蒸发残留物和含水泥的集料做马歇尔试验，油石比为5.4%时符合要求。那么，蒸发残留物用量为：100Kg×5.4%=5.4Kg。

（6）选用蒸发残留物含量为60%的改性乳化沥青，则改性乳化沥青用量为：5.4Kg÷60%=9Kg。

（7）用含水泥的细集料、改性乳化沥青、水和减水剂做稠度试验，外加水为细集料重量的0.1%、减水剂为水泥重量的3%时符合相关要求。那么，外加水用量为：30Kg×0.1%=3Kg；减水剂用量为：3Kg×3%=0.09Kg。

（8）水泥乳化沥青砂浆混合料的配合比为：改性乳化沥青∶细集料∶外加水∶减水剂=9∶30∶3∶0.09。

5. 结束语

工程实践证明，本文介绍的基于AC级配的水泥乳化沥青砂浆贯入式半柔性路面混合料配合比设计方法，不但能够满足水泥乳化沥青砂浆贯入式半柔性路面施工工艺的需要，而且所做水泥乳化沥青砂浆贯入式半柔性路面的使用品质优良。

：

参考文献

[1]中交第一公路工程局有限公司.公路工程施工工艺标准[M]. 北京：人民交通出版社，2007.

[2]林珂， 岳强， 张金玉.半刚性面层材料的研究概况[J].山东交通学院学报， 2006（6）.

[3]刘中林，田文，史建方，谭发茂.高等级公路沥青混凝土路面新技术[M].北京：人民交通出版社，2002.

[4]张思源， 魏建民.水泥—乳化沥青混合料配合比设计与施工技术研究[J]. 重庆交通学院学报， 2000（1）.

[5] 刘中林，田文，史建方，谭发茂.高等级公路沥青混凝土路面新技术[M]. 北京：人民交通出版社，2002.

[6]邰连河，张家平，等.新型道路建筑材料[M].北京：化学工业出版社，2003.

[7]彭波，李文瑛，危拥军，郝培文.沥青混合料材料组成与特性[M].北京：人民交通出版社，2007.

[8]荆树国， 梅青，许克胜.半刚性路面结构理论初探[J].公路， 2001（9）.

[9]王成模.乳化沥青半刚性路面的机械化施工[J].筑路机械与施工机械化， 2001（1）.

[10]交通部公路科学研究院.微表处和稀浆封层技术指南.北京：人民交通出版社，2006.

[11]JTG F40-2004.公路沥青路面施工技术规范[S].

[12]JTG H10-2009.公路养护技术规范[S]