公路沥青路面施工中原材料试验数据的分析

2021-03-17张晓艳

绿色环保建材 2021年2期

张晓艳

中交二公局第四工程有限公司

1 引言

沥青路面施工中的重要质量控制环节就是路面材料的控制。在实际的沥青路面施工中，需要对沥青原材料进行试验检测，检测沥青原材料的各项指标，保证其材料符合规范要求。沥青路面原材主要有沥青结合料、集料、矿粉等。施工前应该对原材料进行各项试验检测及数据分析。

2 公路沥青路面的简要阐述

2.1 沥青路面施工的简要介绍

公路沥青路面是现代公路工程建设施工中常见的道路路面施工形式，我国的大部分公路建设都采用公路沥青路面形式进行施工，从而保证公路工程施工的质量以及美观性。沥青路面是指道路路面施工中采用沥青结合材料进行施工，其主要具有以下几方面特点：首先，沥青道路路面具有水稳性高的特点，公路道路在使用过程中要受到自然天气条件影响，尤其是雨水天气对道路路面的损伤最为严重，而沥青路面与混凝土路面相比具有更加良好的水稳性，通过良好的设计最终提升道路路面施工质量。其次，沥青道路路面具有良好的耐久性特点，无论是高温环境还是低温环境，沥青道路路面都可以良好的适应。

当前，在我国公路建设中，采用到的沥青道路种类分为很多种，其中最长应用的道路路面包括沥青混凝土路面结构、沥青碎石路面以及沥青贯入式路面等多种形式，对于我国公路建设起到了非常重要的作用。

2.2 公路沥青道路路面材料的简要介绍

路面原材料准备主要包括沥青结合料、集料、矿粉等组成，不同的材料在道路路面使用中发挥出不同的功能，所以使沥青道路路面形成了高温稳定性、低温抗裂性、水稳性、耐久性等良好的特点。

3 公路沥青路面原材料试验数据分析

沥青路面原材料的选择、配置以及配合比对于路面施工质量是非常关键的因素，所以在实际的道路选择使用中应该对沥青原材料进行具体的分析研究，以下是公路沥青路面施工中原材料试验数据的具体分析内容；以AC-20C中面层生产配合比为例，进行简要分析。

3.1 生产配合比设计结果

表1 热料仓矿料组成比例表

3.2 根据以上试验结果对试验检测数据进行分析

为了分析公路沥青路面原材的检测数据，我选择热料仓原材（间或说一下冷料原材）进行说明。一方面因为施工时直接用生产配合比；另一方面由于生产配合比的矿料进行二次筛分，改变了原来单集料级配，更可以看出来矿料合成级配的好坏。中面层AC-20C 在热料仓中分为四档料（11mm~22mm、6mm~11mm、3mm~6mm、0mm~3mm）和矿粉、沥青。

3.2.1 对热料仓的料进行分析

（1）筛分；以上已经给出了筛分结果，可以看出4.75mm筛孔上合成级配为41.6%，正常的合成曲线应该是低头翘尾（个人见解）呈倒S型，由于这是粗型，应该4.75mm 筛孔控制在中值一下2~3个点。但实际上筛出的结果不尽人意。出现这种数据的原因，我认为一方面是取料的不均匀性，另一方面就是冷料原材9.5mm~4.75mm 的料偏细，也就是含4.75mm~2.36mm 料过多，导致3mm~6mm 这档料加不进去，勉强占了5%。如果在正常施工中，某一挡料比例没有超过8%，拌和楼拌料时就加不进去甚至还会溢料。这就应该从料源进行控制。还有合成级配中0.075mm通过率为4.7%，接近级配中值5%，但在放热料仓时，是经过几次调试风机门的大小才确定的。对于0.075mm筛孔通过率除了看矿粉以外，主要是看机制砂0.075mm的含量，通常要求机制砂0.075mm 筛孔通过率控制在0%~12%之间，一般都是接近上限，甚至超过上限，只有这样才能满足其他筛孔的含量。因此在出热料时尽量控制好风门。通过以上数据分析，明显矿料偏细。由于要求AC-20C,根据二次筛分的结果来看，冷料9.5m~19.0mm 碎石相对偏细。因此，在确定料源时，最好提供合适的筛孔尺寸给料场。以上的生产配合比可以优化到：11mm~22mm:6mm~11mm:3mm~6mm:0mm~3mm:矿粉=39：20：8：29:4。

（2）矿料密度：矿料密度检测最终结果：毛体积相对密度：11mm~22mm 2.737mm、6mm~11mm 2.731、3mm~6mm 2.732、0mm~3mm 2.779，矿粉表观密度2.777g/cm³；矿料表观相对密度：11mm~22mm 2.773、6mm~11mm 2.775、3mm~6mm 2.793；由于中面层采用的是石灰岩，吸水率不超过1%。做密度时要把握一个度，擦过干或上浮着水，检测出来的密度相对较大或较小，影响到矿料间隙率，也就影响沥青混合料饱和度等各项指标。

（3）碎石压碎值：压碎值的大小直接影响到稳定度；因为石灰岩本身产量丰富，显碱性，与沥青黏附性较好，中下面层一般都采用石灰岩。由于正常生产时矿料的温度都被加热到180℃以上，因此为了控制碎石的强度，首先检测母岩的抗压强度，一般控制在80MPa 以上，上例所用的碎石母岩抗压强度为87.9MPa，冷料压碎值为22.7%，热料180℃时压碎值为24.1%，符合不超过26%要求。矿料的这片状、含泥量等指标就不再分析了。

总之，路面的矿料必须要求严格，因为它在沥青混合料中起到骨架和填充作用，是沥青路面的中流砥柱。

3.2.2 沥青试验检测

沥青检测包括三大指标、黏度、密度等。虽是一些常规检测，但直接影响到产品的质量。

（1）针入度：针入度是表征沥青黏度的一个指标。本次针入度数值接近上限，正常来说改性沥青的针入度应该在50（0.1mm）左右。再有就是在做针入度时，应该围绕中心1cm以外距杯边1cm 以内位置来做。靠近中心位置做出的结果数值偏大，靠近杯边结果数据偏小。温度对于针入度来说影响很大，控制不好温度做出的结果也不准确，所以不能用针入度值来判断该改性沥青的合格与否。

（2）软化点：软化点是表征沥青黏度、热稳定性的一个指标。软化点的高低直接影响到沥青混合料的热稳定性，软化点高说明沥青在温度升高时软化点变形小，热稳定性好；相反热稳定性差。根据上面事例检测的数据来看，混合料的稳定性相对还可以。沥青的软化点与加入的改性剂有关，改性剂加入的越多，软化点的值相对就高，但也不能为满足软化点而过量加入改性剂。我曾经做过对改性剂的掺量的试验，掺量从沥青用量的4.0%做起。当加入改性剂量4.0%时，软化点试验检测结果为53.5℃、54.0℃，不合格；加入改性剂量4.5%时，软化点试验检测结果为58.0℃、59.0℃；加入改性剂量4.8%时，软化点试验检测结果为61.0℃、61.5℃，能够符合要求，由于靠近下限，稍微搅拌不均匀就会出现不合格现象，因此最后确定改性剂掺量为5.0%。所以，改性剂掺量的多少直接影响到软化点大小，也影响到混合料的高温稳定性。

（3）延度：延度在一定程度上反映沥青的变形能力。改性沥青要求做5℃的延度，此改性沥青延度为35cm，虽然满足要求，但是并不高。因为低温时的延度大小与沥青低温时抗裂性有一定的关系，如果低温延度值大，在低温环境下开裂状况就相对较小。也就是说，延度值35cm可能在一定条件下会影响到路面的低温开裂。

（4）黏度：沥青黏度是沥青等级划分的主要依据。规范中要求改性沥青135℃运动黏度不能大于3Pa·s。在上面例子中沥青的运动黏度为2.315Pa·s，满足要求。

（5）沥青的老化试验：由于沥青在运输、加热、拌和、摊铺、碾压、成型后荷载和自然因素的作用下，会产生一系列的物理化学变化，使沥青逐渐改变原有性能而变质，因此要求沥青具有较好的抗老化能力，以上沥青抗老化各指标满足要求。改性沥青还有一些指标，这里就不赘述了。

总之，沥青路面原材料的好与坏，直接影响到路面的质量，在试验时一定要控制好。