丁占鋒 黃絢

摘要：文章以茂（名）湛（江）高速公路水泥路面加鋪單層6 cm瀝青混凝土表面層實(shí)體工程為依托，針對(duì)工程所在地高溫、雨水多和交通量大的特點(diǎn)，為了獲得高溫性能和安全性能均較好的路面，選用改進(jìn)型AC-16C即GAC- 16C瀝青混合料，采用馬歇爾設(shè)計(jì)方法對(duì)GAC- 16C混合料配合比進(jìn)行了三階段設(shè)計(jì)，在生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)階段基于抗滑性能通過(guò)調(diào)整粗細(xì)集料比例對(duì)GAC- 16C礦料級(jí)配進(jìn)行了優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：道路工程;GAC- 16C;配合比設(shè)計(jì);級(jí)配優(yōu)化;高溫性能;抗滑性能

中圖分類號(hào)：U416.02文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI： 10. 13282/j. cnki. wccst.2019. 12. 020

文章編號(hào)：1673 - 4874（2019）12 - 0069 - 04

0 引言

廣東茂（名）湛（江）高速公路通車運(yùn)營(yíng)14年，路面出現(xiàn)了大量的混凝土板底脫空、板角斷裂以及破碎板等病害，路況指標(biāo)嚴(yán)重下降，使用性能已不能滿足高速公路行車要求。為了恢復(fù)路面使用性能，在處治舊水泥混凝土路面后加鋪單層6 cm瀝青混凝土面層。工程所處地區(qū)年平均氣溫高，雨水多，且重車、超重車比例大，對(duì)加鋪瀝青面層的抗滑性能、高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性等[1]提出了較高的要求?？紤]到以上因素，加鋪層選擇濕熱區(qū)域型GAC - 16C瀝青混凝土。本文結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)GAC - 16C瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)及優(yōu)化進(jìn)行研究。

1 原材料選擇

瀝青加鋪層GAC- 16C粗集料（規(guī)格為10～16 mm、5～10 mm、3～5mm）、細(xì)集料（0～3 mm機(jī)制砂）均采用閃長(zhǎng)巖石料，礦粉為石灰?guī)r，瀝青采用PG82 - 10 SBS改性瀝青[2]。各原材料性能指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)技術(shù)要求，其中SBS改性瀝青三大指標(biāo)如表1所示。

2 GAC-16C混合料配合比設(shè)計(jì)

2.1 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)

AC- 16C屬于懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)型瀝青混合料，其級(jí)配連續(xù)，各檔集料都存在一定數(shù)量，較大顆粒被相對(duì)較小顆粒擠開，大顆粒懸浮在小顆粒中，大顆?？障侗惶畛湎鄬?duì)密實(shí)，但粗集料間未形成相互有力嵌擠的骨架。GAC- 16C則是在AC - 16C級(jí)配基礎(chǔ)上針對(duì)高溫多雨氣候地區(qū)進(jìn)行改進(jìn)的地域性瀝青混合料。與AC- 16C礦料級(jí)配對(duì)比可發(fā)現(xiàn)，GAC- 16C更接近于間斷級(jí)配的密實(shí)骨架結(jié)構(gòu)型瀝青混合料。GAC -16C大幅提高關(guān)鍵篩孔2.36 rrrn以上粗集料的比例，適當(dāng)降低1. 18 mm和0.6 mrri兩檔細(xì)集料比例，從而使粗集料之間形成相互嵌擠的骨架，提升了瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。粗集料的增多改善了路面表觀構(gòu)造，提高了路面的抗滑性，細(xì)集料和瀝青的有效填充保證了混合料的密水性。GAC - 16C與AC - 16C級(jí)配曲線圖如圖1所示。

選取GAC- 16C礦料級(jí)配范圍，經(jīng)調(diào)試，設(shè)計(jì)礦料組成比例確定為10～16 rrrn碎石：5～10 rrrn碎石：3～5 rrrn碎石：0～3 mmtjL制砂：礦粉=44%：20%：4%：29%：3%。GAC - 16C瀝青混合料礦料級(jí)配組成如表2所示。

根據(jù)規(guī)范[3]中瀝青混合料配合比的設(shè)計(jì)思路，按初試級(jí)配油石比試驗(yàn)的空隙率情況，以0.3%為間隔，分別按4.2%、4.5%、4.8%、5.1%和5.4%共計(jì)5個(gè)設(shè)定油石比制作試件并進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)。結(jié)合各個(gè)油石比下馬歇爾試驗(yàn)體積指標(biāo)綜合得出GAC -16C目標(biāo)配比最佳油石比為4.8%，即最佳瀝青用量為4. 58%。在4.8%的油石比下進(jìn)行了相關(guān)指標(biāo)可行性檢驗(yàn)，結(jié)果如表3所示。

2.2生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)

項(xiàng)目采用MARINI MAC320型間歇式瀝青攪拌設(shè)備進(jìn)行試拌，瀝青混合料拌和前對(duì)拌和設(shè)備的整套計(jì)量系統(tǒng)用砝碼進(jìn)行標(biāo)定，驗(yàn)證了測(cè)量系統(tǒng)的精確性。

依據(jù)GAC- 16C目標(biāo)配比的各檔礦料比例，按照250 t/h的生產(chǎn)速度調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速以控制各冷料倉(cāng)下料量和比例，礦料經(jīng)加熱并通過(guò)二次篩分分別進(jìn)入四個(gè)熱料倉(cāng)（所用拌和樓的振動(dòng)篩網(wǎng)尺寸依次是19 mm、11 mm、6 mm和3 mm），從四個(gè)熱料倉(cāng)分別取樣進(jìn)行篩分，結(jié)合篩分結(jié)果以及GAC - 16C礦料級(jí)配要求確定各熱料倉(cāng)礦料比例?？紤]到實(shí)體工程對(duì)瀝青混合料路用性能的要求，調(diào)試出了相對(duì)較細(xì)（級(jí)配一）和較粗（級(jí)配二）的兩種礦料級(jí)配方案進(jìn)行優(yōu)選。兩種級(jí)配各規(guī)格礦料比例與熱料倉(cāng)篩分及合成級(jí)配分別見(jiàn)表4和表5。

取目標(biāo)配合比測(cè)得的最佳油石比4.8%并以0.3%為間隔，參照目標(biāo)配合比最佳油石比的確定方法分別對(duì)級(jí)配一和級(jí)配二進(jìn)行生產(chǎn)配合比最佳油石比試驗(yàn)，最終確定二者的最佳油石比分別為4. 82%、4. 91%。最佳油石比下兩種級(jí)配混合料相關(guān)試驗(yàn)指標(biāo)均能滿足技術(shù)要求，車轍和馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果分別如表6和表7所示。

從車轍試驗(yàn)結(jié)果可知，級(jí)配一和級(jí)配二兩種級(jí)配方案的高溫穩(wěn)定性能均滿足設(shè)計(jì)要求。其中，11～19 mm粗集料比例的提高，使得級(jí)配二的高溫穩(wěn)定性優(yōu)于級(jí)配一。

2.3 生產(chǎn)配合比驗(yàn)證

為了從瀝青混合料的路用性能方面對(duì)兩種生產(chǎn)配合比礦料級(jí)配進(jìn)行優(yōu)選，分別采用級(jí)配一和級(jí)配二鋪筑了各300 m的試驗(yàn)段。

（1）馬歇爾試驗(yàn)

從試驗(yàn)段瀝青混合料取樣進(jìn)行了馬歇爾試驗(yàn)，兩種礦料級(jí)配混合料各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)技術(shù)要求，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8。

（2）抽提篩分試驗(yàn)

為了檢驗(yàn)試驗(yàn)段現(xiàn)場(chǎng)瀝青混合料的實(shí)際配合比，分別取樣對(duì)兩種生產(chǎn)級(jí)配的GAC - 16C瀝青混合料進(jìn)行了抽提篩分試驗(yàn)，實(shí)測(cè)并計(jì)算級(jí)配一和級(jí)配二的混合料實(shí)際油石比分別為4. 86%、4.87%。礦料級(jí)配見(jiàn)下頁(yè)表9。

抽提試驗(yàn)結(jié)果表明試驗(yàn)段GAC- 16C瀝青混合料配合比滿足設(shè)計(jì)技術(shù)要求，混合料的生產(chǎn)和施工等過(guò)程控制有效，未出現(xiàn)明顯離析問(wèn)題。

（3）路用性能檢測(cè)

由表10～11中級(jí)配一、級(jí)配二試驗(yàn)段的路用性能檢測(cè)結(jié)果可知，二者的平整度、滲水系數(shù)、構(gòu)造深度和摩擦系數(shù)等指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)技術(shù)要求。其中，兩種級(jí)配鋪筑試驗(yàn)段的平整度和滲水系數(shù)相差不大，但級(jí)配二路面的構(gòu)造深度和摩擦系數(shù)均大于級(jí)配一，分別較級(jí)配一高12. 2%、9.4%，表明級(jí)配二路面的抗滑性能優(yōu)于級(jí)配一。綜合考慮兩種級(jí)配的抗滑性和高溫穩(wěn)定性，相對(duì)較粗的級(jí)配二更加符合設(shè)計(jì)要求。為此，在后續(xù)正式加鋪時(shí)選擇了級(jí)配二。

3結(jié)語(yǔ)

通過(guò)目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)、生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)配合比驗(yàn)證三階段設(shè)計(jì)以及級(jí)配優(yōu)化，確定了符合實(shí)體工程要求的GAC - 16C瀝青混合料。近三年的良好通車效果進(jìn)一步驗(yàn)證了濕熱區(qū)域型GAC - 16C瀝青混合料的適用性。本文為不同氣候環(huán)境條件下進(jìn)行針對(duì)性的瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)提供了參考。

參考文獻(xiàn)

[1]羅代松，田春林，郭猛，等.改性再生瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)及性能驗(yàn)證[J].公路交通科技，2018（12）：7 -1 3.

[2]黃國(guó)威，盛賽華，彭霞.水泥路面加鋪單層瀝青混凝土施工關(guān)鍵技術(shù)研究[J].公路與汽運(yùn)，201 6，174 （3）：99-102.

[3]JTG F40 - 2004，公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].

作者簡(jiǎn)介：丁占鋒（1987-），工程師，工學(xué)碩士，從事高速公路施工與養(yǎng)護(hù)管理工作;

黃絢（1982-），工程師，從事高速公路養(yǎng)護(hù)管理工作。