浅谈AC-25C沥青混凝土目标配合比设计

2019-05-18尤亚珍

福建交通科技 2019年2期

■尤亚珍

(福建省华福工程检测有限公司，泉州 362000)

1 引言

沥青混凝土路面是由沥青作为胶凝材料，各种粗、细集料作为骨架材料，并添加一定的填充料(矿粉、钢纤维、植物纤维等)、添加剂(抗剥落剂等)经过充分搅拌形成的一种混合料摊铺而成。作为一种无接缝的连续式路面，沥青路面具有施工快捷、开放交通快、可分期分段施工、维护方便、可再生利用、良好的耐久性和抗滑性、优越的减震吸声性能、行车平稳舒适等众多优点，越来越多地用于各种高等级路面及市政道路路面。沥青混凝土目标配合比设计是沥青混凝土路面施工的首要环节，也是决定施工质量的主要因素。

2 原材料对比选择

根据设计图纸的要求，以及大批量采购的连续性、稳定性、经济性，对周边地区的原材料进行调查，选定符合设计及规范要求的原材料。设计对原材料的各种要求如表 1～3所示：

表1 70号A级道路石油沥青技术要求

表2 沥青表层用粗集料质量技术要求

表3 沥青混合料细集料质量技术要求

设计对各种原材料的要求基本与《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004中的要求一致，除了粗集料的压碎值指标比规范的要求放宽2%(规范中粗集料的压碎值要求为≤26%)外。这主要考虑项目所地区域盛产偏酸性的花岗岩，而花岗岩的压碎值在同等抗压强度下，与其他岩性的粗集料相比压碎值相对偏低。

在调查及借鉴同类材料、同类公路配合比设计成功经验和使用情况的基础上，经过试验检验合格后，最终选用的原材料厂家及规格如表4所示：

表4 原材料规格

由于选用林墩碎石场生产的粗集料为酸性花岗岩，粗集料与沥青粘附性达不到设计要求，试验中掺入沥青含量0.3%的抗剥落剂后，经检验指标合格。

3 目标配合比设计

3.1 矿料级配的选择

根据设计对各种沥青混合料矿料级配(见表5)的要求，借用计算机采用试配法计算3组合成级配分别为设计要求级配范围的上值、中值和下值。对粗集料、细集料、机制砂及矿粉分别按3种不同比例进行掺配后得到三种级配(见表 6、表 7)。

表5 沥青混合料矿料级配要求

表6 AC-25C掺配比例

表7 AC-25C掺配后矿料级配

根据以往经验选择4%油石比并掺加沥青用量0.3%的抗剥落剂，分别制作3个级配的马歇尔试件，测定其空隙率及沥青饱和度(结果见表8)。

表8 马歇尔试件指标

根据试验结果可以看出，掺比2方案的马歇尔试件指标比较接近设计要求(见表9)的指标中值，结合经验选择掺比2方案的掺配比例，即 4.75mm～9.5mm∶9.5mm～13.2mm∶13.2mm～19mm∶19mm～26.5mm∶机制砂∶矿粉=11∶14∶5∶33∶34∶3。

表9 密级配沥青混合料技术标准

3.2 最佳油石比的确定

根据以往经验，预估最佳油石比为4.0%。按已确定掺比2方案的矿料级配，取3.0%、3.5%、4%、4.5%、5%共5个不同油石比，分别按设计要求的两面各75次击实及规范的操作方法成型马歇尔试件，每一组试件的试件数为6个。分别检测5种油石比下的马歇尔技术指标，结果见表10。

表10 目标配合比马歇尔试件试验参数

以油石比为横坐标，以沥青混合料马歇尔试件的密度、稳定度、流值、空隙率及沥青饱和度为纵坐标，将试验结果绘制成关系曲线，如图1所示。

根据图1可知，马歇尔稳定度最大值、理论最大密度最大值、空隙率范围的中值、饱和度范围的中值所对应的油石比，分别为4.25%、4.25%、3.85%、3.95%。取4个值的平均值作为最佳油石比的初始值OAC1，即OAC1=(4.25%+4.25%+3.85%+3.95%)/4=4.08%。取马歇尔稳定度、空隙率、流值、饱和度指标均符合设计要求所对应的油石比范围，即4个指标符合设计要求所对应的油石比共同范围3.45～4.45。以此范围的中值作为最佳油石比的中值 OAC2，即 OAC2=(3.45+4.45)/2=3.95%。

在图1中，如果油石比为OAC1时，其对应的马歇尔试件各项指标应满足设计要求。若马歇尔试件各项指标不满足设计要求，应重新进行配合比设计；若马歇尔试件各项指标均满足设计要求时，由OAC1及OAC2结合交通特性、道路等级、沥青路面的类型、气候条件以及工程实践经验等因素进行综合分析，以确定最佳油石比。

一般情况下，当OAC1和OAC2的差值不超过0.3%个单位时，可取二者的平均值作为最佳油石比OAC。即OAC=(OAC1+OAC2)/2=(4.08%+3.95%)/2=4.0%。若OAC1和OAC2的差值超过0.3%个单位时，应分别按两个油石比拌制沥青混合料，进行水稳性试及高温稳定性试验，通过试验结果结合设计要求及现场施工来决定。

图1 油石比与各马歇尔指标关系曲线系图

3.3 沥青混合料的性能检验

以计算所得的矿料级配和最佳油石比按规范要求拌制沥青混合料进行性能验证试验。经检验，所检各项指标均满足设计及《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004的要求(按规范规定，只有上面层及中面层进行配合比设计时，应做车辙试验以检验抗车辙能力。因AC-25C为下面层，所以不做抗车辙试验)。检验结果见表11。