AC-20配合比

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高速公路路面施工中的试验室工作

hc360慧聪网工程机械行业频道 2003-09-01 00:00:00

1 引言

前几年，国内出现了几起高等级公路前修后坏的事件，其社会反响很大，严重损坏了公路职工的形象。随着我国高等级公路建设规划的日益增大，如何有效地加快工程进度，控制工程质量，增大社会效益，自然成了公路职工乃至全国人民关心的热点。出现大的质量问题，究其原因，一是凭经验施工，缺乏必要而且是必须的试验数据；二是偷工减料，试验配合比得不到准确地贯彻执行。在博莱高速公路第七合同段施工中，我们强化试验项目，确保工程高标准、高质量，提前一年完成了任务，得到社会各界的好评。现就路面施工中中心试验室强化试验项目的一些做法作一介绍。

2 原材料的控制

2.1 石料场的选取

根据沥青面层的设计类型，中心试验室技术人员与试验监理工程师到附近各家石料场进行考察。对于底面层与中面层沥青混凝土，选择莱芜对仙门石质好的几家石灰岩料场取料，然后根据底面层与中面层沥青混凝土的最大粒径(各筛孔的通过量见表1)，经过反复试验，最终确定为石灰岩料场更换振动筛分的筛网，分别为圆孔筛40mm、25mm、10mm、5mm、3mm。试验证明各粒径石料筛分结果均符合要求，试验数据如下：

表1 沥青混合料矿料级配范围(方孔筛)

类型 通过下列方孔筛(mm)的质量百分率(%)

37.5 31.5 26.5 19.0 16.0 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075 沥青混凝土 AC- 30Ⅱ 100 90～ 100 65～ 85 52～

70 45～ 65 38～ 58 30～ 50 18～ 38 12～ 28 8～ 20 4～ 14 3～ 11 2～ 7 1～ 5 AC-

20Ⅰ 100 75～ 90 62～ 80 52～ 72 38～ 58 28～ 46 20～ 34 15～ 27 10～ 20 6～ 14 4～ 8 抗滑 表层 AK-

13A 100 60～ 80 30～ 53 20～ 40 15～ 30 10～ 23 7～ 18 5～ 12 4～ 8

～ 100 90～ 100 95

(1) 25～40mm碎石：视比重2737kg/m3，含泥量0.6%，针片状总含量5.7%。

(2) 10～25mm碎石：视比重2720kg/m3，含泥量0.8%，针片状总含量5.9%，集料压碎值20.3%，磨耗19.4%。

(3) 5～10mm碎石：视比重2723kg/m3，含泥量0.8%。 (4) 3～5mm碎石：视比重2749kg/m3，含泥量0.8%。 (5) 砂：汶河产粗砂，细度模数Mt=3.18。(Ⅰ区) (6) 矿粉：淄博产，视比重2735kg/m3，亲水系数0.82。

关于玄武岩抗滑表层原材料，通过对章丘、青州、莱芜市公路局玄武岩石料厂等厂家考察，发现无论从料质、规格、运距方面考虑，莱芜市公路局玄武岩石料厂生产的玄武岩均相当理想。各项试验指标如下：

(1) 10～15mm玄武岩：视比重2996kg/m3，含泥量0.6%，针片状总含量4.5%，压碎值11.7%，磨耗8.0%。

(2) 5～10mm玄武岩：视比重2986kg/m3，含泥量0.8%，石料磨光值BPN为，冲击值5.7%，均符合规范要求。

(3)3～5mm玄武岩：视比重2927kg/m3，含泥量0.8%。

2.2 原材料进场

中心试验室派专人与收料员一起对原材料的进场进行严格控制，不合格的材料严禁入场。如在抗滑表层施工中，由于莱芜市公路局玄武岩生产能力不能满足正常施工，我们曾停工2天，也没有用质地稍差的其它料场的玄武岩。对已进场的集料应覆盖篷布以免雨淋。我们使用的沥青是韩国产AH-90石油沥青，经检验各项指标均符合规范要求。由于对进场材料进行了严格控制，在施工抽检试验中，检验结果与生产配合比的设计级配曲线很接近，因此施工中各项检验结果都相当稳定。

3 确定配合比

在沥青混凝土路面施工前3个月，试验室即开始进行配合比设计，经过近3个月的反复试验，确定了各层的最佳生产配合比，其混合料筛分结构均接近规范要求的中值。各层马歇尔试验结果见表2。

表2 生产配合比最佳沥青用量与马歇尔试验结果

类型 技 术 指 标

密度(g/cm3) 空隙率(%) 饱和度(%) 稳定度(kN) 流值(0.1mm) 最佳沥青用量(%)

AC-30Ⅱ 2.416 4.5 67.2 10.9 29 3.75 AC-20Ⅰ 2.425 3.2 76.9 8.5 32 4.40 AK-13A 2.512 4.4 70.3 7.1 27 4.40

4 施工中的试验工作

三层沥青混凝土路面施工中，试验室通过增加试验频率来控制施工质量，为施工提供了准确的数据。

表3 马歇尔试验与沥青用量检验结果

类型 技 术 指 标

密度(g/cm3) 空隙率(%) 饱和度(%) 稳定度(kN) 流值(0.1mm) 沥青用量(%) AC-30Ⅱ 范围 2.406～2.422 4.3～4.9 .8～68.1 8.9～11.2 23～38 3.61～3.86 均值 2.419 4.4 67.4 10.6 28 3.79

AC-30Ⅰ 范围 2.411～2.429 3.1～3.8 74.1～78.0 8.1～9.9 26～39 4.31～4. 均值 2.423 3.3 76.6 9.2 31 4.43

AK-13A 范围 2.500～2.521 4.0～4.8 70.6～73.9 6.5～7.8 21～34 4.33～4.59 均值 2.516 4.2 73.3 7.3 29 4.48

(1) 马歇尔试验与抽提筛分检验

沥青用量与级配直接关系到混合料质量的好坏，因此，中心试验室对路面沥青材料每幅100m抽提筛分1次。从检验结果看，沥青用量与筛分结果均符合要求，各筛孔的通过量与设计级配曲线很接近，偏差都在规范允许的误差范围内，也都符合规范要求的级配范围。

(2) 压实度检验

底面层与中面层压实度的检验，我们采用路面取芯法。每幅50m为一个断面，每断面取一点，每层取样210点，对于每一个取芯试样，都经过严格准确称量，结果见表4。

表4 路面取芯压实度检验结果

类型 标准密度 取芯实测密度 压 实 度 范围 均值 范围 均值

AC-30Ⅱ 2.416 2.346～2.424 2.3 97.1～100.3 98.9

AC-20Ⅰ 2.425 2.351～2.415 2.384 96.9～99.7 98.3

关于抗滑表层压实度的检验，在试验路段铺筑完后，中心试验室进行了取芯与核子密度仪相关分析，结果为：A=-10.72、B=1.09、γ=0.94>0.9、Y=1.09X-10.72(其中，A、B为方程系数；X为核子仪测密实度值；Y为取芯测密实度值；γ为相关系数)。因此，抗滑表层的压实度是用核子密度仪来测定的，检验结果都达到规范要求的压实度标准。 5 结语

在博莱高速公路施工中，试验室从严把材料关入手，严格操作，做到试验结果准确无误，尤其是在施工中，增大抽检频率，认真验正配比，及时反馈到施工现场，没有出现停工返工现象。实践证明，试验室所做的这些工作，保证了工程质量，加快了工程进度，多次得到总监代表处和山东省科研所的好评。 2003年

7.4 热拌沥青混合料的配合比设计

热拌沥青混合料的配合比设计包括目标配合比设计、生产配合比设计和生产配合比验证三个阶段。

1 目标配合比设计

1.1 矿质混合料的组成设计 （1）确定沥青混合料类型

根据公路等级、路面类型及所处的结构层次等，按表7.4.1选择沥青混合料类型。 表7.4.1 沥青混合料类型

高速公路、一级公路 结构层次 城市快速路、主干路 三层式路面 两层式路面 其他等级公路 城市道路与 其他道路工程 AC-13 AK-13 上面层 SMA-13 AC-16 AK-16 SMA-16 AC-20 中面层 下面层 AC-20 AC-25 AC-25 AC-30 AC-13 AK-13 SMA-13 AC-16 AK-16 SMA-16 - AC-20 AC-25 AC-30 AC-13 AK-13 AC-13 SMA-13 AC-16 SMA-16 - AC-20 AM-25 AC-25 AM-30 AC-30 SMA-13 AC-16 AK-16 SMA-16 AC-20 AC-20 AC-25 AC-25 AM-25 AC-30 AM-30 （2）确定矿质混合料的级配范围

根据已确定的沥青混合料类型，查表7.4.1，确定所需矿料的级配范围。 （3）检测组成材料的原始数据

根据现场取样，对粗集料、细集料和矿粉进行筛分试验，分别绘出各组成材料的筛分曲线，同时测出各组成材料的表观密度。

（4）计算矿质混合料配合比

根据各组成材料的试验结果，借用计算机或采用图解法，求出各组成材料用量的比例关系，并使合成的配合比符合以下要求：

1）合成级配曲线宜尽量接近设计级配中限，尤其应使0.075mm，2.36mm和4.75mm筛孔的通过量接近设计级配范围的中限。

2）对交通量大、轴载重的道路，宜偏向级配范围的下限。对中小交通或人行道路等，宜偏向级配范围的上限。

3）合成的级配曲线应接近连续级配或有合理的间断级配，不得有过多的犬牙交错。当经过再三调整，仍有两个以上的筛孔超出级配范围时，必须对原材料进行调整或更换原材料重新设计。

1.2 沥青最佳用量的确定

一般采用马歇尔试验法来确定沥青最佳用量

（1）根据表7.4.1所列的沥青用量范围及实践经验，估计适宜的沥青用量（或油石比）。 （2）以估计沥青用量为中值，按0.5％间隔上下变化，取5个不同的沥青用量，拌和均匀，制成马歇尔试件。

（3）测定试件的密度，并计算空隙率、沥青饱和度、矿料间隙率等物理指标，进行体积组成分析。 （4）进行马歇尔试验，测定马歇尔稳定度和流值这两个力学指标。

（5）以沥青用量为横坐标，以实测密度、空隙率、饱和度、稳定度、流值为纵坐标，分别将试验结果点入图中，连成圆滑的曲线。如图7.4.1所示。

图7.4.1 沥青用量与各项指标的关系曲线

注意，选择的沥青用量范围应使密度及稳定度曲线出现峰值。

（6）从图7.4.1中求取相应于密度最大值的沥青用量为a1 ；相应于稳定度最大值的沥青用量为a2 ；及相应于规定空隙率范围的中值的沥青用量a3 ，按下式计算三者的平均值作为最佳沥青用量的初始值OAC1 ：

OAC1＝（a1＋a2＋a3）/3

（7）根据沥青混合料马歇尔试验技术标准，确定各关系曲线上沥青用量范围，取各沥青用量范围的共同区间，即为沥青最佳用量范围OACmin～OACmax ，求其中值OAC2 。

OAC2＝（OACmin＋OACmax）/2

（8）按最佳沥青用量初始值OAC1 ，在图7.4.1中取相应的各项指标值，当各项指标均符合表10

－7中的各项马歇尔试验技术标准时，由OAC1和OAC2综合确定最佳沥青用量（OAC）。当不能符合表10－7的规定时，应重新进行级配调整和计算，直至各项指标均符合要求。

（9）由OAC1和OAC2综合确定最佳沥青用量（OAC）时，宜根据实践经验、道路等级、气候条件等，按下列步骤进行：

1）一般情况下，取OAC1和OAC2的中值作为最佳沥青用量（OAC）。

2）对热区道路以及车辆渠化交通的高速公路、一级公路、城市快车道、主干路，预计有可能造成较大车辙的情况下，可在OAC1与下限OACmin范围内确定，但不宜小于OAC2的0.5％。

3）对寒区道路及其他等级公路与城市道路，可在OAC2与上限OACmax范围内确定，但不宜大于OAC2

的0.3％。

（10）路用性能检验 1）水稳定性检验

按最佳沥青用量（OAC）制作马歇尔试件，进行浸水马歇尔试验或真空饱水后的浸水马歇尔试验。当残留稳定度不符合表10－7的规定时，应重新进行配合比试验，直至符合要求为止。

当最佳沥青用量（OAC）值与两初始值OAC1和OAC2相差甚大时，宜按OAC与OAC1或OAC2分别制作试件，进行残留稳定度试验，根据试验结果对OAC作适当调整。

2）高温稳定性检验

按最佳沥青用量OAC制作车辙试验试件，在温度60℃、轮压0.7MPa条件下，检验其高温抗车辙能力。当动稳定度不符合下列要求时，即高速公路应不小于800次/mm，一级公路应不小于600次/mm，应对矿料级配或沥青用量进行调整，重新进行配合比设计。

当最佳沥青用量OAC值与两初始值OAC1和OAC2相差甚大时，宜按OAC与OAC1或OAC2分别制作试件，进行车辙试验，根据结果，适当调整OAC值。

通过以上的计算和试验，最后确定最佳沥青用量。

2 生产配合比设计

由于实际情况与实验室之间的差别，所以在目标配合比确定之后，应进行生产配合比设计。取目标配合比设计的最佳沥青用量、最佳沥青用量加0.3％和最佳沥青用量减0.3％等三个沥青用量进行马歇尔试验，确定生产配合比的最佳沥青用量，供试拌试铺使用。

3 生产配合比验证

生产配合比确定后，还需要铺试验路段，并用拌和的沥青混合料进行马歇尔试验，同时钻取芯样，以检验生产配合比。