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来源：职称驿站所属分类：交通运输论文 发布时间：2012-07-31浏览：70次
摘要:本文介绍了AC-251沥青混凝土目标配合比设计中在粗细集料通过百分率的调整,细集料的选用,击实温度的选择,最大相对理论的确定,及最佳油石比的选定等方面的做法和经验.
关键词:AC-251沥青混凝土;悬浮原理;密实骨架结构
1：粗细集料通过百分率的调整
沥青混合料是一种比较复杂的复合性材料,主要由粗集料、细集料、填料（矿粉）、沥青、残留空隙等组成，按规定的矿料配合比，然后按不同沥青用量和外加剂以及要求的空隙体积率拌和而成沥青混凝土。由于沥青混凝土组成的原材料规格、质量和用量都不尽相同，因此，沥青混合料的结构形式也不同。结构形式不同，沥青混凝土的性能不同，所起作用也不一样。粗细集料中控制关键筛孔尺寸通过百分率比例关系式：
比=式中:Pnmps/2——为1/2最大称尺寸筛孔通过百分率；
P(PCS)——为粗细集料控制分界点筛孔尺寸通过百分率。粗细集料控制筛孔分界点=最大分称尺寸筛孔×0.22=26.5×0.22=5.83控制点以下第一筛孔尺寸为4.75；
P（100%）——最大筛孔尺寸通过百分率（一般以100%计）
CA比应控制在0。4—0。8范围内为宜。
当CA比大于1时，沥青混合料形不成良好的骨架结构：当CA小于0。4时，则沥青混合料容易产生离析又且难以压实。
我们基于上述原因，在矿料级配的选择上，符合JTJ032-94《公路沥青路面施工技术规范》文中要求的矿料级配范围内，并将AC-25Ⅰ型矿料级配中个别筛孔通过百分率微作调整，又能满足矿料级配符合密实型骨架结构的原则，进行矿料级配配合比设计。
如将1/2最大公称尺寸13.2mm筛孔的通过百分率,要求的中值(53%-73%)63%,提高到通过百分率65.16%;将4.75mm筛孔通过百分率中值(32%-52%)42%,降低到通过百分率39.23%,使粗细集料的分界点控制比例CA比由原不0.36提高琶0.43,达到0.4-0.8要求范围。
矿料级配当碾压成型后沥青混合料残留空隙率为7%时,4.75mm以上粗集料碎石的体积占有率为54.8%;细集料+矿粉+沥青+残留空隙体积率为45.2%.
当碘压成型后,沥青混合料残留空隙率为3%时,4.75mm以上粗集料矿石的体积占有率则为57.14%;细集料+矿粉+沥青+残留空隙体积率则为42.86%.
一般矿石(4.75mm以上)混合料,在堆积松散状态下的空隙体积率多为45%左右,振实或捣实后松散状态下的空隙率多为41%左右.
因比,说明设计的矿料级配,沥青混合料成型后,细集料+矿粉+沥青+残留空隙体积率为43%-45%,恰好在4.75mm以上粗集料堆积和振实或捣实状态下空隙体积率41%-45%范围内.充分证明4.75mm以上粗集料完全可以相互靠紧和嵌挤,形成骨架作用.因此成型后的沥青混合料密实型骨架结构层,具有密实度大,空隙率小,抗渗水性能强,具有较高的粘聚力和内摩阻角、高温稳定性好、承载能力大，同时矿料的总比表面积也会减小。
2：细集料的选用
目前国内某些地区，采用机轧矿石下脚料——石屑替代机制砂已成风，当地盛产优质天然砂也不用。主要认为机轧矿石下脚料——石屑，表面粗糙与沥青粘结力好，优质的天然级配砂与沥青粘结力差。细集料在沥青混合料中，主要作用应该是填充粗集料的空隙用。据了解国内国外沥青混合料中细集料仍然多采用优质天然砂，有条件的国家采用专门生产的机制砂。目前就我国JTJ032-94“公路沥青路面施工技术规范”第4.7.3条款中规定：热拌沥青混合料的细集料宜采用优质的天然砂或机制砂（这里机制砂是专门生产的与优质天然砂规格的级配要求完全相同，而不是指机轧碎石下脚料石屑而言）。同时还指出，在缺砂地区，也可使用石屑，但用于高速公路、一级公路沥青混凝土面层和抗滑表层的石屑用量，不宜超过天然砂及机制砂用量。该规范在对4.7.3条款编制说明中还提到，这里应注意的是石屑与人工破碎的机制砂有本质的不同，石屑大部分为机轧碎石破碎过程中表面剥落或撞下的棱角，强度很低扁片含量及粉土含量比例较大。日本沥青路面纲要也对配合比设计规定其用量，不宜超过砂的用量。
实际上完全采用机轧碎石下脚料石屑替代天然砂和机制砂，在沥青混合料的矿料配合比设计过程中和生产配合比控制过程中，存在着致命的缺陷。如：
①由于石屑是一种机轧石下脚料，本身严重存在着矿粉级配断档和粗细颗粒分布不均现象，一般2.36、1.18、0.6mm筛孔存留量偏多;0.3、0.15、0.075mm筛孔存留量偏少,0.075mm筛孔通过量过高,一般水洗法可达18%左右.本设计采用的0-2.36石屑中亦为17.7%,通常0.075、0.15、0.30mm三个筛孔存留量较规范要求用量少50%左右,很难将合成级配调到中值接近,也是沥青混合料容易离析原因之一.目前我国碎石加工厂家,规模小,生产碎石的机型不统一,所产的石屑规格变化大,施工生产控制困难,同样会影响沥青混合料成品质量。
②机轧碎石下脚料——石屑，由于含0.075mm以下粉尘量过高,任何一种国内国外生产的拌合设备,最大除尘量的设计都不会满足,经请教机械专家,回答是:拌合设备最大除尘量的设计是根据细集料(天然优质砂和机制砂)矿料级配中0.075mm下含量允许5%设计制造的.石屑中多余10%以下的粉尘含量,只有通过一级除尘设备,回收到热料仓中,经过再筛分,进入到细集料热料储存斗中待用.不难想象,10%内的粉尘含量在细集料热储存斗中的状态,首先是粗细颗粒很快沉淀,粉尘会一直处于悬浮状态,当浓度增大到一定程度时,随时间延长也会逐渐沉淀。因为热料仓多为上大下小的漏斗状，大部分粉尘会先沿储存斗侧壁沉淀，造成细集料下料时四周斗壁内摩阻增加，严重影响下料时料帘的均匀度和称量的准确性。
3：试件击实温度的选择
采用普通沥青时，试件开始击实温度控制在135ºC-145ºC范围内，结合JTJ052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中规定的120ºC-150ºC中值135ºC，同时考虑施工碾压温度要求初压125ºC-145ºC和复压115ºC-135ºC相匹配，最后确定试件击实温度控制在135ºC-140ºC范围内。
4：沥青混合料最大相对理论密度的确定
目标配合比设计阶段,中下层沥青混合料也可以采用计算最大理论密度.目前计算最大理论密度方法有若干个,我们主要参照江苏省高速公路建设指挥部通知精神,粗集料采用毛体积相对密度,细集料,矿粉、沥青均采用表观密度法。
5：最佳油石比的选定
依据马氏试验测得的各项物理力学技术性能指标详见沥青混合料马歇尔试验结果（表1）。
表1AC-25Ⅰ型沥青混合料马歇尔试验结果
油石比 密度
（g•cm-3） 空隙率/% 矿料间隙率/% 饱和度/% 稳定度/KN 流值/0．1mm
3.5 2.456 6.1 14.2 56.7 12.19 21.10
4.0 2.50 3.7 13.0 71.7 13.01 23.8
4.5 2.517 2.4 12.8 81.7 10.59 26.7
5.0 2.524 1.4 13.0 89.3 9.21 32.9
5.5 2.523 0.7 13.5 94.6 9.08 39.5
注:击实温度135ºC,击实次数为两面各75次,配合比为:24:18:24:18.5:1.5.
1）从获得的油石比分析较正常AC-25Ⅰ油石比偏低0.2左右,主要原因是矿料级配中4.75mm通过量,由42%降为39%,因细集料用量减少,矿料裹油腊厚度的总比表面积降低造成油石比下降.
2)OAC1油石比恰好在OAC2=OACmin-OACmax=3.92-4.2范围内.
3)由于马氏各项技术指标符合公共范围内的油石比活动范围较小,为考虑今后施工控制,使控制的油石比尽量都能满足各项技术指标的要求,建议最佳油石比选择为4.05。表2为最佳油石比时的AC-251下面层沥青混合料技术指标。
表2AC-25Ⅰ下面层沥青混合料技术指标
稳定度/KN 流值/0.1mm 空隙率/% 饱和度/% 矿料间隙率/% 粉胶比/% 残留稳定度/%
标准 实测 标准 实测 标准 实测 标准 实测 标准 实测 标准 实测 标准 实测
＞8 12.8 20-40 24 3-6 3.4 70-85 74 ＞13 13 0.8-1.6 1.3 ＞75 91.9
注:击实次数为双面各75次
参考文献:
[1]JTJ032-1994,公路沥青路面施工技术规范[S]
《AC-251型下面层沥青混凝土目标配合比设计》
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文章名称： AC-251型下面层沥青混凝土目标配合比设计
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