基于澳大利亚标准的DG-14HS沥青混凝土配合比设计及工程验证

王黎伟

（中国中铁股份有限公司 北京 100070）

1 引言

巴布亚新几内亚（英文：Papua New Guinea，以下简称“巴新”）高地公路是巴新的重要战略要道，是巴新高地6省份通往其港口城市莱城（Lae City）的唯一通道，是莱城（Lae City）至纳扎布机场（Nadzab Airport）高地公路的重要一段。该公路长约9km，为双向四车道升级改造项目，设计速度为80km/h，路面结构为200mm水泥稳定碎石次基层+200mm水泥稳定碎石基层+50mm热拌沥青混凝土[1]，沥青混凝土为DG-14HS类型。

2 DG-14HS沥青混凝土原材料及其技术参数

按照澳大利亚规范要求[2]，DG-14HS沥青混凝土采用沥青型号为A5S，是一种改性沥青，采用集料的最大公称粒径为14mm[3～4]。该项目A5S沥青材料主要技术参数如表1所示，沥青相关技术指标和集料相关技术指标主要依据澳大利亚昆士兰技术标准。集料由项目部自设碎石站生产，主要有粗集料（5mm～10mm，10mm～14mm）、细集料（0mm～5mm）。由于项目所在国无矿粉生产，采用散装标号425普通硅酸盐水泥替代。

表1 A5S沥青粘结料主要技术参数

3 DG-14HS试验配合比

根据澳大利亚昆士兰技术标准，试验配合比主要通过标准马歇尔试件正、反面分别击实50次确定沥青混合料最佳油石比。本文初步制备了4.7%、5.2%、5.7%、6.2%、6.7%五个等级油石比的沥青混合料，各油石比分别做4组马歇尔标准试件，每组4个试件。按规定开展混和料的稳定度试验和相对密度试验过程等，各试件的表观密度、稳定度、流值、劲度模量等，如表2所示。根据实验结果，分析了各参数与油化比的关系如图3所示。

表2 马歇尔试件具体指标值

根据实验结果，对具体指标绘图如图1。

图1 马歇尔试件参数值

由图3可知，沥青混合料表观密度、流值、矿料间隙率三个技术指标完全符合规范要求，故采用马歇尔稳定度、沥青饱和度和孔隙率三个指标确定最佳油石比。由规范规定的指标范围值，确定油石比在5.5～6.1%符合相关要求。马歇尔稳定度最大值对应油石比a1=5.9，沥青饱和度和孔隙率中值对应的油石比a2=5.8，a3=5.8，因此初步确定最佳油石比OAC=5.8%。

为进一步验证试验配合比，项目试验室分别取5.5%，5.8%，6.1%三个油石比进行试验，马歇尔试验结果见表3。

表3 马歇尔试件试验结果

经过进一步验证，油石比在5.5～6.1%符合规范要求，目标最佳油石比OAC=5.8%。

4 DG-14HS生产配合比设计

目标配合比确定之后，对实际施工的沥青混合料搅拌站进行施工配合比设计。本项目采用RD-90型沥青混凝土搅拌站，搅拌站共设置4个冷料仓，1#料仓为10～14mm粗集料，2#料仓为5～10mm粗集料，3#和4#料仓为0～5mm细集料。普通硅酸盐水泥自水泥散装罐泵入。各料斗冷料进料采用皮带运输。根据目标配合比设计的集料配合比比例，不断调整皮带运输速度以接近甚至到达目标配合比集料比例。通过上料、烘干、二次筛分，然后进行取样筛分。经反复调整，集料级配为：1#仓（10～14mm）：2#仓（5～10mm）：3#和4#仓（0～5mm）：各料仓泵入普通硅酸盐水泥的比例分别为25：25：44：3，与集料目标级配一致。分别按照4.7%，5.2%，5.7%，6.2%，6.7%等油石比生产沥青混合料，各油石比沥青混合料制作马歇尔试件4组，每组4个，进行沥青混凝料试验，试验结果见表4。

表4 生产配合比马歇尔试件参数

根据表4试验数据，采用线性插值的方法求出最佳油石比为5.9%。为了保险起见按照该油石比再次进行沥青混合料生产，取样进行马歇尔试验，试验结果见表5。

表5 5.9%油石比马歇尔试件结果

由表5见，经多次取样验证油石比为5.9%时，沥青混合料各参数相对稳定，满足规范要求，可进行批量生产。

5 DG-14HS生产配合比的现场验证

采用上述生产配合比生产的DG-14HS沥青混凝土对该项目营地门口至主干道50m道路进行试铺筑，在铺筑过程中及铺筑后，进行现场钻芯取样进行相关参数测定，结果表明各参数满足规范要求。对铺筑后的道路进行车辙试验、渗水试验及路面构造深度试验，试验结果见表6。

表6 生产配合比验证试验结果

由试验结果可知，车辙率、车辙深度、渗水、构造深度完全满足规范要求和路用性能。

6 总结

本文以巴新某公路工程为依托，通过目标配合比设计、生产配合比设计以及现场实验数验证，该项目DG-14HS沥青混凝土的最佳油石比为5.9%，对采用该油石比生产的沥青混凝土路面的构造深度、渗水系数以及车辙率和车辙深度等实验证明该沥青混凝土具有良好的路用性能。