沥青面层AC-13C抗滑层配合比设计探讨

刘新全

(河南省交通科学技术研究院有限公司　郑州　450052)

沥青面层AC-13C抗滑层配合比设计探讨

刘新全

(河南省交通科学技术研究院有限公司郑州450052)

摘要结合连霍高速公路商丘至兰考段改扩建路面工程施工实例，介绍了AC-13C沥青混合料生产配合比设计中对沥青、碎石及矿粉等原材料的选料要求、进场质量控制标准；探讨了采用GTM法和马歇尔试验2种方法进行矿料级配优化、最佳油石比确定的设计思路，并提出路面施工在试验方面对质量控制的建议。

关键词原材料选择配合比设计质量控制

连霍高速公路是贯穿国家东西交通的主要通道，车流量大、行车速度快是通车后的一大特征。本文结合连霍高速公路商丘至兰考段改扩建路面工程，从沥青混合料原材选料、进场质量控制、AC-13C抗滑层生产配比设计及施工中混合料质量控制等方面进行分析，以求路面施工技术得以提高。

1　原材料性质

连霍高速公路商丘至兰考段改扩建工程沥青路面抗滑层采用AC-13C型沥青混合料。各原材情况为：粗集料10～15，5～10mm，细集料0～5mm，产地为新乡卫辉天然资源有限公司。

1.1沥青

现场改制SBS改性沥青按《公路沥青路面施工技术规范》[1]要求规定项目检测，检测指标见表1。

表1　SBS改性沥青检测结果

1.2粗集料

拌和站最大生产能力为240～280t/h,配置250t热料储料仓及良好的二级除尘设备，根据拌和机械筛网规格及AC-13C沥青混合料施工要求，拌和设备筛网尺寸调整为4号仓11～16mm、3号仓6～11mm、2号仓3～6mm、1号仓0～3mm。粗集料4号仓11～16mm、3号仓6～11mm、2号仓3～6mm为石灰岩，试验项目及检测结果见表2。

表2　粗集料技术指标

试验结果表明，所检指标均符合技术要求[2]。

1.3细集料

采用1号仓0～3mm，试验指标及检验结果见表3。

表3　细集料技术指标

1.4矿粉

矿粉采用新乡长垣水泥厂生产的石灰岩粉料，检测结果见表4。

表4　矿粉技术指标

2　AC-13C型抗滑层沥青混合料配合比设计

考虑到连霍高速公路路面通车后车流量大，行车舒适性要求高的现状，结合目前现有科研成果及实践经验，配合比设计以GTM法为主，注重考虑沥青混合料的路用性能，马歇尔试验法比对为辅进行设计。

2.1矿料级配的优化设计

依据《公路沥青路面施工技术规范》[3]关于AC-13C型沥青混合料矿料级配范围要求及本项目技术服务方提供的高性能沥青混合料矿料级配研究成果，在生产配比设计过程中，为保证矿料筛分试样的代表性，要求拌和楼上料速度与正常生产时上料速度一致。各热料仓单独上料、放料，在设备运转正常后取样进行粒料筛分试验，通过试算法确定矿料掺配质量比为11～16mm∶6～11mm∶3～6mm∶0～3mm∶矿粉=19∶30∶20∶27∶4。 矿料筛分结果及配合比计算结果见表5，矿料级配曲线[2-3]见图1。

表5　AC-13C矿料筛分结果

图1　矿料级配曲线图

2.2油石比的确定

采用GTM方法确定最佳油石比[4]，其工作参数为：①垂直压力为0.7MPa；②试验成型模式按密度极限平衡状态控制；③成型温度160～165 ℃。为确定AC-13C型抗滑层沥青混合料最佳油石比，选择4.0%,4.3%,4.6%,4.9%,5.2% 5个油石比分别进行混合料试拌，在160～165℃温度条件下，用GTM法旋转压实至平衡状态成型试件，测定混合料的毛体积相对密度、空隙率VV、矿料间隙率VMA、饱和度NFA，体积参数及马歇尔试验结果见表6。

表6　AC-13C型沥青混合料体积参数及马歇尔试验结果

由表6可见，用GTM法得到的AC-13C型沥青混合料不同油石比时试件相对密度及体积参数[4]与马歇尔试件比对具备如下特点：相对密度较大、空隙率及矿料间隙率较小、沥青饱和度大。JTGF40-2004沥青路面施工技术规范对混合料空隙率、矿料间隙率与沥青饱和度等体积参数由沥青混合料毛体积相对密度导出值计算得出，因此沥青混合料密度值为最基础体积参数。GTM试验结果见表7。

表7　AC-13C型沥青混合料GTM试验结果

由表7可见，判断沥青混合料这种塑性材料的塑性现象变化指标GSI值随沥青用量的增加而增大，当油石比大于4.6%时，GSI值呈急剧增大趋势、混合料塑性变形增强；从沥青混合料抗剪强度稳定性指标GSF随油石比变化数据看，油石比小于4.6%时，GSF试验数据基本持平，当油石比大于4.6%时，随油石比的增大，GSF值急剧下降。综合以上参数分析，抗滑层AC-13C型沥青混合料最佳油石比确定为4.6%。

3　AC-13C型沥青混合料性能检验

3.1高温稳定性检验

以4.6%的油石比、拌和设备以4号仓11～16mm∶3号仓6～11mm∶2号仓3～6mm∶1号仓0～3mm∶矿粉=19∶30∶20∶27∶4比例(质量比)参数设置进行沥青混合料拌和，拌和设备稳定后取样成型车辙试件，进行混合料高温稳定性检测，检测结果见表8。

表8　混合料车辙试验结果

检测结果表明，在油石比4.6%时，AC-13C型沥青混合料动稳定度满足设计文件不小于4 000次/mm的要求。

3.2水稳定性检验

采用油石比4.6%的上述级配混合料制备马歇尔试件，进行浸水马歇尔试验，检验结果见表9。

表9　浸水马歇尔试验结果

检测结果表明，在4.6%油石比时浸水马歇尔试验其残留稳定度为94.8%，满足设计文件残留稳定度大于85%的技术要求。

3.3冻融劈裂试验

取上述拌制混合料成型试件进行冻融劈裂试验，检测结果见表10。

表10　冻融劈裂试验结果

检测结果表明，在4.6%油石比时冻融劈裂试验的残留稳定度为92.3%，满足设计文件残留稳定度比大于80%的技术要求。

3.4低温性能指标检验

采用4.6%油石比的混合料制备车辙试件，进行低温弯曲试验，检验结果如表11。

表11　低温性能指标结果

检验结果表明，低温弯曲试验指标满足设计文件指标要求。

3.5路用性能检验

为检验室内AC-13C型沥青混合料配合比路用性能，现场在K168+200～K168+600右幅采用4.6%油石比、拌和设备按4号仓11～16mm∶3号仓6～11mm∶2号仓3～6mm∶1号仓0～3mm∶矿粉=19∶30∶20∶27∶4比例(质量比)参数设置进行沥青混合料拌和，铺筑试验段对拌制沥青混合料进行验证。通过试拌、试铺，试验人员对现场试验路面进行了渗水系数、表面构造深度、摆式摩擦系数等指标检测，试验数据均满足设计及规范要求。

4　质量控制建议

(1) 沥青混合料摊铺进度快，材料供料集中、需求量大。材料进场质量管理要做到重点控制，加大检测频率，杜绝人情关。

(2) 混合料拌和过程中指派专人对每盘混合料外观进行检测，杜绝花白料卸入运料车。

(3) 每车混合料指派专人进行料温检测，做到记录详尽、有据可查。

(4) 试验人员进行油石比、矿料级配检测的沥青混合料取样要有代表性，对使用的检测设备精度除计量部门检定外，还要进行比对试验。以求试验数据的精准性，及时对混合料进行必要的调整。

参考文献

[1]JTGF40-2004公路沥青路面施工技术规范[S].北京：人民交通出版社,2004.

[2]JTGE42-2005公路工程集料试验规程[S].北京：人民交通出版社,2005.

[3]JTGE20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S].北京：人民交通出版社,2011.

[4]重庆鹏方路面工程技术研究有限公司.连霍高速公路路面上面层AC-13C型沥青混合料目标配合比设计书[R].重庆:重庆鹏方路面工程技术研究有限公司,2014.

收稿日期：2015-01-30

DOI10.3963/j.issn.1671-7570.2015.04.037