沥青混凝土配合比设计及应用前景

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　　 【摘要】近年来，沥青路面在公路面中占居主导地位，选择合适的沥青混合料级配类型是确保沥青凝土路面面层质量的前提。要保证工程质量，必须对工程材料进行严格的选择和检验，这也是在沥青混合料配合比设计前必不可少的一个重要环节。
　　 【关键词】沥青混凝土配合比设计、沥青混凝土应用前景
　　 近年来，沥青路面在公路面中占居主导地位。随着我国国民经济的迅速发展，公路交通量越来越大，轴载迅速增长，车速不断提高，沥青路面发生的质量问题也越来越多，有的前修后坏，有的使用周期达不到设计年限。这给沥青路面的使用品质提出了愈来愈高的要求，而影响沥青面层使用性能的重要因素是混合料的级配组成。本文对沥青混合料配合比设计作一探讨。
　　 1沥青配合比设计
　　 1.1 级配类型的选择选择合适的沥青混合料级配类型是确保沥青凝土路面面层质量的前提。沥青混凝土面层的设计一般依据《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40―2004）(以下简称《规范》)《公路沥青路面设计规范》（JTG D50―2006）和《公路工程集试验规程》（JTG E42-2005）。我国现行规范规定，上面层沥青混合料的最大粒径不宜超过该层厚的1／2，中面层沥青混合料的集料最大粒径不宜超过该层厚的2／3；沥青路面结构层混合料的集料最大公称尺寸不宜超过该层厚的1／3，对于粗的混合料，这个比例还应减小。由此分析，厚度一定的沥青面层，若按《公路沥青路面施工技术规范》最低要求选择级配类型，则沥青混合料集料的粒径普遍偏大，这样势必对沥青混凝土路面的施工带来难以解决的施工难度，如摊铺机的熨平板易拉动大粒径的骨料，尤其比最大粒径大0～5%的超粒径骨料；若采用细料弥补，易破坏沥青混凝土混合料的级配，使局部部位的面层压实度难以控制，或使沥青混凝土面层空隙率偏大，渗水严重等。这使我们在选材上有了很大的局限性，要实现这一配合比的合理选择，必须通过两种渠道来把关：一是尽量多的考察集料资源，二是拌和机的振动筛一定要根据不同级配类型要求的筛孔专门定做。1.2 原材料的选择要保证工程质量，必须对工程材料进行严格的选择和检验，这也是在沥青混合料配合比设计前必不可少的一个重要环节。选择、确定原材料应根据设计文件对路面结构和使用品质的要求，按照《规范》的相关规定，结合地材的供应情况，按照相关试验规程的要求进行检验，然后择优选材，使材料的各项技术指标都符合规定的技术要求。1.2.1 选材原则组成沥青混凝土的原材料主要有：不同规格的粗集料、细集料、填充料（矿粉）、胶结料（沥青）。选择原材料按以下原则：技术性好（满足技术指标要求），经济性好，结合环保就地取材。1.2.2 沥青的选择沥青是沥青混凝土的主要组成材料之一，是决定沥青混合料质量的主要因素。因此选择沥青时，除了要注意沥青自身品质的优劣以外，还要注意沥青标号对当地环境、气、气温的适应性，既要兼顾冬季的抗裂性，又要兼顾到夏季的抗塑变能力。
　　1.2.3 粗集料的选择粗集料在沥青混凝土面层中的作用是通过颗粒间的嵌锁作用提供稳定性，通过其摩擦作用抵抗位移。其形状和表面纹理都影响沥青混凝土的稳定性，所以选择粗集料时，要严格按照粗集料的技术要求选择。即压碎值、磨光值、吸水率、粘附性、针偏状颗粒含量等均符合要求。结合本地区选用的粗集料多为石灰岩，这种耐磨性较差，但与沥青的粘结力非常好，是修筑较薄沥青路面的理想材料。主要规格有：20~40mm、10~20mm、5~10mm、3~6mm。1.2.4 细集料的选择细集料一般是指天然砂、人工砂、石屑等，在沥青混合料中增加颗粒间嵌锁作用，减少粗集料间的孔隙，从而增加混合料的稳定性。选择细集料时，除考虑应满足规范规定的技术指标外还应考虑级配情况，与沥青的粘结力以及耐磨性和对混合料的稳定性。1.2.5 填料的选择选择填料时一定要考虑能否满足亲水性和细度要求，能否改善沥青与集料的粘结力。根据集料的性质不同选择不同的填料，对于碱性集料，可选择磨细的石粉作填料；对于中性材料，可使用磨细的石灰石粉；另外，根据不同情况还可选用水泥消石灰等作填料。
　　 1.3 沥青混合料配合比设计《规范》规定对沥青混合料的配合比设计采用三阶段配合比设计法。这一方法的目的是为了使设计程序化和深入化，使设计结果更加符合生产实际，以充分起到指导施工的作用。1.3.1 目标配合比设计根据设计文件结构层的要求，选择相应的合格材料，先进行矿料级配比计算，找出最佳状态的配合比。一般情况下应使试配结果尽量靠近级配范围的中值。参照《规范》推荐，根据以往经验固定一个最佳沥青含量的范围，以0.5%间隔的不同油石比配置5~6组试件，分别进行马歇尔稳定度、孔隙率、试件密度、流值、沥青最佳沥青用量OAC，然后再按最佳沥青用量OAC制件，做水稳定性检验和高温稳定性检验。根据验证结果，若达不到相关规定则另选材料、调整级配或采取其他措施重做试验，直到符合要求，确定出较理想的目标配合比。1.3.2 生产配合比设计目标配合比确定以后，要使实际施工中所采用的沥青混合料拌和设备进行生产配合设计。试验前，首先根据路面结构的级配类型，选择适当尺寸的振动筛。选择时要遵循：（1）动筛的最大筛孔应使超粒径的矿料排出，保证最大粒径筛孔的通过量在要求的级配范围内；（2）振动分档应使各热料仓的材料保持均衡，以提高生产效率；（3）应注意振动筛的孔径要与室内试验方孔筛尺寸的对应关系。试验时，矿料按目标配合比设计的比例由冷料仓取样进行各项指标试验，使其合成级配在要求范围内并大致接近中值，按此配比进行拌和，用热拌合料进行马歇尔试验，此试验的油石比采用目标配合比确定的油石比±0.3%进行试验。按照与目标配合比相同的试验方法确定最佳用油量，所得结果为生产配合比。据此结果根据拌和设备的拌和能力确定每盘料所需各热仓的矿料数量和沥青的数量。
　　 2 应用前景
　　 沥青混凝土路面具有无接缝、表面平整性好、行车和飞机滑行平稳、舒适性强、对车辆、飞机振动影响小等优点,而且施工机械化程度高、进度快、质量好、维护简单. 因此,沥青混凝土路面越来越受到重视. 沥青路面在国外发达国家的高等级公路中应用较为成熟,美国沥青路面占94 % ,日本则占93 %. 我国高速公路起步较晚,但是发展迅猛. 至今高速公路总里程超过2. 5 万km ,居世界第二,其中已建成或在建的高速公路中,90 %以上采用沥青混凝土路面. 可以预见,沥青混凝土在我国今后高速公路路面、城市道路路面、桥面铺装和飞机跑道的建设及其维修中将日益受到重视.据统计,我国高速公路约需消耗沥青350～400t/km(按四车道计) ,仅公路每年实际沥青消耗量已经突破600 万t ,2004 年全国新增高速公路就消耗沥青超过700 万t ,其中进口沥青超过200 万t ,沥青生产和应用过程中发生的费用超过1000 亿元人民币. 依据“十一五”规划,我国高速公路总里程将达到8. 5 万km ,其中新增里程近5 万km ,沥青消耗量将超过3000 万t ,因此沥青基复合材料结构的长期安全经济运行将对国民经济产生重大影响.
　　 3、结束语：
　　 总之，沥青混凝土路面的产生有多方面的因素，无论设计方面、还是施工方面都存在一些不足。鉴于目前沥青混凝土路面的特点，在优化设计的同时，更为重要的是应该加强施工管理、提高现场施工质量，规范施工，尽量在提高沥青路面使用性能的同时，延长使用寿命，提高投资效益。

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