道路沥青混凝土配合比设计.doc

道路沥青混凝土配合比设计1沥青混凝土设计要求某道路工程位于非洲加纳。从起点11+425至23+125是双层沥青混凝土,设计路面宽度为14．0m。路面结构形式为6cm粘结层+4cm磨耗层,路面基层是规格为0～40mm的级配碎石,碎石厚度为20cm。从23+125至40+829是双层沥青表面处置,设计宽度为7．0m。该工程基层级配碎石、沥青表面处置和沥青混凝土所用的石料都是花岗岩,石料场距离该工程起点49km。沥青混凝土所用的沥青是从科特迪瓦进口的60/70壳牌沥青。该工程沥青混凝土粘结层和磨耗层的级配要求范围见表1。骨料最大粒径分别是20mm和14mm,相当于我国道路沥青混凝土的AC20和AC13[1],但级配范围比我国的偏上,细料相对多一些。表1粘结层和磨耗层沥青混凝土混合料矿料级配范围(%)粘结层和磨耗层混合料马歇尔试验配合比设计要求如下:击实次数均为两面各75次;稳定度大于8kN;流值2～4mm;空隙率3%～5%;沥青含量4．5%～5．5%;粘结层饱和度为60%～75%,磨耗层为65%～75%。现场沥青混凝土压实后的空隙率要求是6%～8%。按试验室马歇尔试件的空隙率为4%计算,现场的压实度应控制在96%～98%之间。2沥青混合料配合比的设计配合比设计是道路施工至关重要的环节,也是决定工程质量的主要因素。按照本工程技术规范的要求,采用马歇尔配合比设计方法,试验依据是美国沥青混凝土协会MS22(第6版本)[2]。配合比设计包括目标配合比设计阶段、生产配合比设计阶段和生产配合比验证阶段共3个阶段。本文沥青混凝土粘结层0～20mm是用4种不同规格的骨料合成,分别是0～5mm,5～0mm,10～14mm和14～20mm。磨耗层0～14mm是用3种不同规格的骨料合成,分别是0～5mm、5～10mm、10～14mm。表2和图1是粘结层4种规格骨料的筛分结果和合成混合料的计算级配曲线。表3和图2是磨耗层3种规格骨料的筛分结果和合成混合料的计算级配曲线。从表2、表3和图1、图2可以看出,由于0～5mm的石粉太细,无论配合比如何调整,合成级配曲线总是在0．3～0．6mm之间出现驼峰。驼峰级配表示为含砂量过多的混合料或相对于总砂量来说细砂太多的混合料,这种级配的混合料在施工期间经常存在压实度难以达到设计要求的问题,并表现为在使用期抗永久变形能力不足,而且容易造成矿料间隙率过小,使路面出现泛油、波浪等病害。驼峰级配给目标配合比设计增加了难度,经数次试验,试配出来的沥青混合料都无法满足设计矿料间隙率为12%～14%(粘结层)和13%～15%(磨耗层)的要求。所以不得不终止目标配合比的设计。通过研究,首次提出了利用沥青拌和楼的除尘设备把引起驼峰的细砂吸出去的方法来解决骨料级配驼峰问题。本文工程所用的沥青拌和楼有5个冷料仓,4个热料仓。拌和楼的筛网尺寸分别为4、8、12和25mm。排气集尘装置包括干式第1级除尘装置和湿式第2级除尘装置。干式集尘装置是把干燥筒、振动筛和热料仓的粉尘通过旋风除尘器吸到锥形筒内,锥形筒内较细的粉尘通过引风机吸进水塔打入水池,较粗的粉尘是通过热料提升器送到主拌和楼热料仓参与沥青混合料的拌和。为了检测拌和楼的除尘能力,按照目标配合比计算的大概比例进料,然后从热料仓取样进行试配,结果骨料驼峰仍然存在。这说明拌和楼的正常除尘(尽管把鼓风机的风门开得很大)不能把引起骨料驼峰的细砂抽出去。因为拌和楼的设计目标要把较粗的细砂通过热料提升器送至主拌和楼重新筛分,而这部分细料不需要,必须阻止这部分细砂进入拌和楼,为此需要通过改装拌和楼把这部分细料“导”出去,然后由装载机运走。拌和楼改装后,又重新从4个热料仓取样筛分(表4、表5)。从表4、表5的筛分结果可以看出,拌和楼改装后1#热料仓的石粉比拌和楼改装前粗了很多,骨料驼峰的问题得到了有效的解决。粘结层AC220型沥青混合料的合成级配曲线见图3,经试验最终确定沥青混合料最佳沥青含量为46%,热料仓配合比例为:矿粉1%,1#38%,2#21%,3#15%,4#25%。最佳沥青用量下的AC220沥青混合料马歇尔指标见表6。磨耗层AC214型沥青混合料的合成级配曲线见图4,经试验最终确定沥青混合料最佳沥青含量为4．9%,热料仓配合比例为:矿粉1．5%,1#46．5%,2#20%,3#18%,4#14%。最佳沥青用量下的AC214沥青混合料马歇尔指标见表7。3沥青和石料的粘附性试验众所周知,沥青与碱性石料有良好的结合力,与酸性石料的结合力较差,遇水沥青容易剥落。本文工程所用的石料是典型的酸性骨料———花岗岩。为了检验花岗岩与沥青的粘附力,本文试验室采用中国交通部标准T0616的水煮法检测[3],检测结果表明,花岗岩的粘附性等级为3级,需要进行处理。4水稳定性试验按照施工合同的规定,在选定沥青混合料的最佳