沥青混合料GAC-25试验段生产级配控制分析

2018-03-12白亚光张晓良曹胜杰王卫雷磨炼同

建材世界 2018年1期

白亚光，张晓良，曹胜杰，王卫雷，唐平，磨炼同

(1.中交第二公路工程局有限公司，西安 710065；2.武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室，武汉 430070)

级配设计是指各种粒径的矿料如粗集料、细集料、填料按照一定的比例搭配以满足特定的合成级配要求，其是沥青混合料中最重要的环节之一。矿料的合成级配对沥青混合料的性能有巨大的影响，直接影响混合料的密度、孔隙率、流值、动稳定度等，合成级配的改变使矿料比面积发生变化，还会对沥青用量造成影响，从而影响路面造价[1-4]。矿料的合成级配决定了沥青混合料的组成和骨架结构，如悬浮密实型结构、骨架空隙型结构和骨架密实型结构等[5,6]。沥青混合料的骨架作用对路用性能的影响很大，尤其对高温稳定性的影响尤为显著，研究表明骨架作用对沥青高温性能的贡献率达到70%以上[6]。矿料级配的稳定性尤为重要，级配的大幅波动会影响混合料的使用性能，因此沥青混合料在拌合楼拌合过程中严格将级配的变异控制在合理范围内对提高沥青混合料路用性能和延长路面使用年限等方面具有重要意义。该文从沥青拌合楼生产配比检验、冷料取样筛分、热料取样筛分和燃烧筛分等方面综合分析了揭惠高速公路LM2标沥青下面层试验段生产与施工期间级配波动，并对收集的检测数据进行数理统计分析，为以后沥青混合料生产和施工过程中控制矿料级配的稳定提供技术参考。

1 试验段级配控制

1.1 拌合楼生产配比检验

沥青混合料拌合楼是由很多机械设备组成的设备组群。在运行过程中，料仓分隔不严、料斗渗漏、矿粉供料不足、矿料供料不足等原因将引起沥青混合料矿料级配变异性[7]。因此为了将沥青拌合楼本身引起的级配变异性降到最低，拌和楼须按试验室提供的生产配合比进行生产，通过逐盘计算各材料质量反算材料用量比例是否与生产配合比一致。该文分析方法以拌和楼设计每盘集料质量为参考，将不同集料、填料和沥青质量换算成百分比，根据生产配合比要求，计算出每档集料的设计质量。然后根据拌和楼输出的各粒径矿料的实际用量数据计算平均用量与设计质量的差值并分析其变异性。

表1为揭惠高速LM2标沥青下面层沥青混合料拌合楼生产配合比波动情况。随机选取40盘生产数据，分析结果表明拌合楼实际生产配合比与设计生产配比接近，偏差较小，填料和沥青质量控制精确，各档集料含量偏差在设计允许范围内。图1和图2为揭惠高速公路LM2标沥青下面层试验段生产的306盘沥青混合料中不同粒径集料、填料和沥青的质量变化。从图1可以看出粒径为22～30 mm的集料A各盘质量出现了较大偏差，其热料设计用量为14%，生产时主要集中在13.5%至16.5%之间波动，平均值14.7%，整体来说略高于设计值，局部大于16%的盘数较少，上下波动1%～2%对沥青混合料整体影响在可控范围，可进行适当调整对该集料用量进行精确控制。粒径为11～22 mm和5.5～11 mm的集料B和C用量较多，设计值分别达到了30%和21%，各盘所占比例波动范围分别为29%～31%和20%～22%，生产用量控制较好，均达到了设计要求。粒径为3.5～5.5 mm的集料D设计用量为5%，用量相对很少，生产时可控制在4.5%～5.5%之间波动，平均值5%，达到设计要求。

表1 LM2标沥青下面层沥青混合料拌合楼级配变化程度

图2中的0～3.5 mm细集料设计用量为26%，生产时主要在25%至27%之间波动，平均值25.9%，偏差较小。矿粉和水泥两种填料在各盘中设计比例分别为2.5%和1.5%，从图中可以看出矿粉和水泥所占比例生产控制范围分别为2.4%～2.6%和1.4%～1.7%，其总用量达到设计要求且偏差较小。沥青用量在各生产盘数中的质量变化小，其生产用量控制较为精确，在3.8%～4.2%之间，平均用量与设计用量一致，均为4.0%。

1.2 冷料取样筛分检验

在沥青混合料生产期间，在冷料仓传送带端头取混合好的集料，通过取样筛分检验19 mm，9.5 mm，4.75 mm和2.36 mm关键筛孔通过率，检验所上冷料级配与不含矿粉的目标合成级配是否接近，以减少生产时出现等料溢料问题。表2为揭惠高速LM2标试验段冷料筛分结果与目标配合比对比结果。从表2中可以看到试验段冷料筛分结果与目标配合比相吻合，在19 mm、9.5 mm、4.75 mm和2.36 mm关键筛孔通过率偏差较小，实现目标配合比上料要求。

表2 试验段冷料筛分结果与目标配合比对比 w/%

1.3 热料取样筛分检验

在生产结束后将剩余热料逐仓卸到装载机，装载机在指定位置卸料后，在料堆上按四分法，且每一分三个方位取样，共计12点取样后混合均匀，确保取样的代表性。通过热料筛分，按生产配合比合成级配，检验关键筛孔通过率。表3为试验段施工热料取样筛分与生产配合比设计热料筛分对比分析结果，试验段施工热料取样筛分结果表明,各仓热料级配与生产配合比设计时的热料筛分结果基本一致，主要偏差出现在5#仓(3.5～5.5 mm)的4.75 mm通过率较低，但因其在配合比中用量少，对合成级配影响小。

表3 试验段施工热料取样筛分与生产配合比设计热料筛分对比分析 w/%

注明：A为生产配合比设计热料筛分；B为试验段施工热料取样筛分；C为目标合成级配；D为生产合成级配；E为试验段合成级配。

1.4 燃烧筛分检验

为了保证沥青混合料燃烧样品的代表性，沥青混合料取样检测试验应统一在沥青摊铺机后方靠中间部位取样，铲取已摊铺未碾压沥青混合料不少于3处，取样后再从螺旋喂料器处取料回填。在施工过程中分别对第8车和18车沥青混合料取样进行燃烧分析。为保证取样代表性，选择取摊铺机后方中间位置取样，不得在料车和沥青摊铺机螺旋喂料器取料。表4为沥青混合料取样燃烧结果与合成级配对比结果，燃烧筛分结果与生产合成级配基本一致，在关键筛孔通过率上偏差较小，达到设计要求。