沥青稳定碎石混合料（共9篇）
沥青稳定碎石混合料 篇1
1 前言
沥青稳定碎石混合料(ATB)作为一种柔性基层材料,比半刚性基层材料具有更好的水稳定性或排水能力,可有效的减少路面反射裂缝和水对路面的损坏,延长路面使用寿命。沥青稳定碎石基层在国外已被广泛应用,有的被称作大粒径沥青混凝土。作为路面基层要求该层混合料具有足够的强度和抗疲劳性能。本文采用骨架嵌挤密实设计思想,采用石石接触度(SSC)指标评价沥青混合料粗骨架是否形成紧密骨架,用大型马歇尔和旋转压实仪成型设计沥青稳定碎石混合料,并对其路用性能进行评价。
2 沥青稳定碎石混合料ATB配合比设计方法
沥青稳定碎石混合料要求混合料中粗集料能形成优良的骨架作用,本文采用SSC(Stone on Stone contact)方法来确定[1,2]。配合比设计流程与现行规范(JTG F40-2004)附录B相同,需要补充粗集料的捣实密度试验相关内容,具体试验及计算方法如下:
(1)粗集料的捣实密度试验
在设计级配范围内选择粗、中、细三种级配,测定粗集料的捣实密度,测定方法如下:
将集料在110±5℃烘箱中烘至恒定质量,选取适宜的试验容器,用室温的水对容器的体积进行标定和修正。
①对最大粒径不大于40mm的路面集料,分3次装入容器中达1/3的高度,每次用一根直径16mm、长600mm、一端为圆头的钢棒,均匀地捣实集料25次,捣实至下层的表面附近。最后使集料与容器口大体齐平,用稍细的集料填充表面的大空隙,用直尺刮平。
②称质量,按标定的体积计算集料的捣实密度。公式如下:
式中:Dca—粗集料捣实密度;
A—粗集料+干捣容器重;
B—干捣容器重;
C—干捣容器体积。
(2)计算混合料中粗集料的密度
公式如下:
Dcm=(Gmb×dw)×(1-AC)×R (2)
式中:Dcm—混合料粗集料密度;
Gmb—试件毛体积密度
dw—水的密度;
AC—沥青用量;
R—粗集料占混合料的百分比。
(3)计算三种混合料的SSC
公式如下:
式中:SSC—混合料中粗集料嵌挤状况的量度;
Dcm—混合料粗集料密度;
Dca—粗集料捣实密度。
(4)根据VMA、SSC、粉胶比等测定结果,选择SSC >80%的级配为设计级配,并检验其它体积指标是否符合要求。
3 沥青稳定碎石混合料ATB性能研究
为了综合研究沥青碎石混合料的性能,根据国内外密级配沥青稳定碎石混合料级配范围,采用辽宁省高速公路用沥青、集料及矿料,分别设计六种级配的沥青稳定碎石混合料(ATB-30),进行水损害性能、高温性能、力学性能和疲劳性能试验研究,级配曲线见图1。根据国内外相关资料,试验选取设计空隙率为4.5%。采用大型马歇尔和旋转压实成型方法进行混合料设计。
3.1 大马歇尔试验
采用大马歇尔试验方法,双面击各112次(相当于马歇尔标准击实75次),分别成型3.0%、3.5%、4.0%、4.5%油石比试件,表1为各级配在设计空隙率下的各项指标。
3.2 旋转压实体积设计法
参照Superpave设计方法,用旋转压实机按3.0%、3.5%、4.0%、4.5%油石比成型,选取初始压实次数8次,设计压实次数采用100次。各级配设计最佳油石比下的各项体积指标见表2。
从试验结果来看,级配越细,相同油石比下旋转压实试件所得空隙率愈小,级配越粗、集料的骨架性能愈好,这种空隙率等体积指标的差异越小,试验结果表明当混合料的骨架性能较好时,大马歇尔成型方法与旋转压实方法设计体积指标的差异很小。
3.3 抗水损害性能
抗水损害性能试验采用我国传统的浸水马歇尔试验方法。六种级配在最佳油石比下的浸水马歇尔试验结果见表3:
从水损害的试验结果来看,浸水马歇尔试验残留稳定度均大于75%。采用旋转压实成型方法设计的混合料浸水马歇尔指标要略低于大马歇尔方法设计结果,因此按浸水马歇尔指标来评价其水损害性能,旋转压实成型法要比马歇尔设计的混合料差。其主要原因是SGC成型的混合料油石比低,其水损害性能相对较差些。
3.4 高温抗永久变形能力
高温性能评价采用车辙试验,不同级配的车辙试验结果见表4。
从车辙试验结果可以看出,小的沥青含量、较粗的级配对抵抗车辙有利。沥青碎石混合料有较好的抗车辙性能,完全能满足高速公路对基层的要求。
3.5 力学性能试验
(1)回弹模量试验
回弹模量试验采用现行沥青混合料规范的单轴压缩试验方法。各级配抗压强度及回弹模量试验结果见表5。
据文献[3]对28条高速公路、一级公路的水泥稳定类基层及56条高速公路、一级公路的二灰稳定类基层回弹模量的统计结果,水泥稳定碎石7d无侧限抗压强度在3.0～6.0MPa左右,二灰稳定类基层7d无侧限抗压强度在0.8～1.2MPa,考虑到二灰材料强度会随龄期增长,其后期强度达到4～5MPa。
沥青稳定碎石回弹模量与半刚性基层材料相当,而7d无侧限抗压强度略低于水泥稳定类基层,与二灰稳定类基层的后期强度相当。
(2)劈裂试验
劈裂试验采用径向加载,求取沥青混合料的间接抗拉能力,本次试验采用的试件尺寸为Φ150×100mm,试验方法参见现行规范。劈裂试验结果见表6。
据文献[3]统计,水泥稳定基层90d的劈裂强度在0.48～0.87MPa之间,均值为0.67MPa,二灰稳定类基层180d的劈裂强度在0.52～0.80MPa之间,平均值为0.72MPa。水泥稳定碎石基层180d劈裂模量为1287MPa,二灰碎石基层180d劈裂模量为1720MPa。
从结果比较来看,密级配沥青稳定碎石基层的劈裂强度与半刚性基层相当。但是沥青碎石基层的极限抗拉应变要远大于半刚性材料,具体表现为水泥稳定碎石的劈裂模量要远高于沥青稳定碎石混合料,也就是说沥青碎石基层具有很好的抗变形能力。
3.6 疲劳性能
理论计算表明,路面结构中沥青稳定碎石基层层底会产生拉应力,这样就要求沥青稳定碎石混合料具有足够的抗疲劳性能。本文采用独立式小梁疲劳试验系统(BFA)进行小梁疲劳试验,试验温度为15℃,加载频率为10Hz,并与AC-25沥青混合料进行对比,试验结果见表7。
线性回归两种混合料的疲劳方程如下:
试验研究分析表明,沥青稳定碎石混合料ATB-30的疲劳寿命不如沥青混凝土AC-25。在300和500微应变时,沥青稳定碎石ATB-30 的疲劳寿命是AC-25的46%和34%。虽然沥青稳定碎石的疲劳寿命相对于沥青混凝土要低,但是根据总结出的疲劳寿命方程计算,只要应变水平不高,仍然可以承受足够的荷载作用次数。例如,按照上述ATB-30的疲劳寿命方程计算,当应变为100με时,其疲劳寿命可达到607万次,完全能满足路面结构设计的要求。
4 小结
通过对ATB混合料的高温稳定性、抗水损害性能、力学性能(抗压强度、抗压模量)、劈裂强度、劈裂模量、抗疲劳等性能的研究表明,采用骨架嵌挤密实设计方法设计沥青稳定碎石混合料,与半刚性基层材料相比抗压性能、间接抗拉强度相当;间接抗拉回弹模量大大低于半刚性基层材料,即ATB材料具较大的极限抗拉变形能力,适应变形能力要大大高于半刚性基层材料;疲劳寿命相对于沥青混凝土要低,但是根据总结出的疲劳寿命方程计算,只要应变水平不高,完全可以承受足够的荷载作用次数。即:只要优化路面结构设计,合理设置沥青稳定碎石基层,将有效提高路面的使用寿命。
摘要：采用骨架嵌挤密实设计方法设计沥青稳定碎石混合料,并对其抗水损害性能、高温稳定性能、力学性能和抗疲劳性能进行了试验研究。
关键词：沥青稳定碎石混合料(ATB),骨架嵌挤密实设计方法,石石接触度(SSC),车辙动稳定度
参考文献
[1]Design Guide.Wisconsin Asphalt Pavement Association DesignGuide.5,2001.
[2]Standard Specifications for Construction of Roads and Bridges.Ne-vada Department of Transportation.2001.
[3]曹建新,王树森,李长江.《高等级公路沥青路面柔性基层的研究》课题研究报告[R].吉林省公路勘测设计院,2000.10.
沥青稳定碎石混合料 篇2
(1)拌和站为1座WDB-700型稳定拌和站，带有五个料斗，日产量在4000t/h以上，
(2)碎石、沙等材料技术指标符合规范和招标文件的要求，集料级配良好、
坚硬、不含杂物，
(3)每天开始拌和前，检查料场内各材料的含水量，计算当天的配合比，一般控制混合料含水量高于最佳含水量1%～2%，并根据温度、蒸发量及时调整。
(4)每天分两次检查配比、集料级配，以保证级配在允许范围内，加大含水量、水泥剂量等的检测频率，以保证基层强度、压实度等技术指标符合要求。
沥青稳定碎石混合料 篇3
关键词：沥青混合料；填料；粘附性；抗水损害
中图分类号：TU528 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）12-0176-03
沥青路面上面层直接承受交通荷载、雨水侵蚀、阳光辐射等各种不利因素的长期作用，常出现坑槽、唧浆、松散、车辙等病害，不仅造成高速公路后期维修养护成本加大，而且严重影响行车安全。因此，沥青路面尤其是上面层的抗水损坏、抗车辙能力至关重要，为提高上面层混合料的水稳性，在强调完善排水设施外，改变沥青混合料组成材料性能是经常采用的方式，国内普遍采取在上面层添加抗剥落剂的措施，或使用消石灰、水泥等碱性较强的填料替代部分矿粉。
1 工程实例
本高速公路全长140 km，为国道主干线中的一段，承担繁忙的交通任务，以货运为主，重载车辆多；为重丘陵山区高速公路，沿线盛产石材，气候条件较为苛刻的2-4区，年降雨量在 1 000 mm以上，持续时间长；夏季高温持续时间长，最高气温高。沥青采用SBS沥青、SK70#基质沥青的湖沥青，石料为玄武岩和辉绿岩。
鉴于该高速公路地处高温多雨地区，在应对抗车辙和水损坏的措施方面尚不够充分，沥青只是上面层使用普通改性沥青，混合料类型均采用C型，C型的特点是高温稳定性较好，但施工变异性不容易控制，容易导致局部离析、渗水等诱发水损坏的缺陷。为
此，在实际施工中采取添加消石灰替代部分矿粉即获得路面抗水损害性能和抗车辙性能的综合改善，主要是基于现场施工经济效益比以及该技术的成熟可靠而之所以添加消石灰而不是其他抗剥离剂。
2 原因分析
2.1 水损坏和车辙的分析
2.1.1 水损坏和车辙表现形式
水损坏和车辙病害是高温多雨地区沥青路面的主要损坏模式。水损坏的外观表现为坑槽、唧浆、松散等，车辙主要为行车道在高温和重载交通作用下混合料出现流动变形、形成两条明显轮辙。部分高速水损坏和车辙病害的典型外观，如图1、图2和图3所示。
2.1.2 减少路面水损害和提高路面抗车辙性能的措施
减少沥青路面水损坏的措施主要有：
一是完善各种排水设施，防止水分侵入路面结构，当前国内也在普遍强调这方面的工作，但由于目前排水设计不完善以及施工偏位等因素，往往难以达到理想效果；且即便是排水设施较好，仍然难以阻止水分通过表面局部空隙和中央分隔带等侵入路面结构，这已为诸多关于水损坏的调查所证明。
二是通过材料选择、配合比设计和混合料性能优化，提高混合料的水稳性。这是本项目也是当前可有较大作为的空间，其主要具体对策有：选择粘附性高的沥青；选择洁净度高、粘附性好的集料；对混合料设计加强密水性能的优化；掺加抗剥落剂提高沥青与集料的粘附性能。
从这几种措施看，一方面仍然是防止水分渗入路面结构，只是在排水设施之外又通过混合料本身的密水性能设计来进一步保证；另一方面都集中在改善沥青与集料的作用界面、提高两种材料的粘附性来提高混合料自身的水稳定性。
2.2 沥青与集料的作用界面粘附性分析
《沥青路面施工技术规范》第4.8.6 粗集料与沥青的粘附性应符合表4.8.5（上面层要求达到5级）的要求，当使用不符要求的粗集料时，宜掺加消石灰、水泥或用饱和石灰水处理后使用，必要时可同时在沥青中掺加耐热、耐水、长期性能好的抗剥落剂。“集料和沥青的粘附性指标是我国特有的，在国外一般没有，只要求沥青混合料满足水稳定性指标即可。所以粘附性仅仅是初选集料品种的参考性指标，不能看得太重，而且它很可能提供一种假象。例如只要一掺加抗剥落剂就能使粘附性提高到5级，但并不能说明使用中的水稳定性就好。我国有许多地区盛产花岗岩，它与沥青粘结性较差，但其他性质都较好，国外通常采取掺加消石灰、水泥等措施，有时为了保险也同时掺加抗剥落剂，在抗剥落剂的前面都加上“耐热的、具有良好长期性能的”条件。”
“关于使用消石灰的效果已经为国内外的大量研究证实。SHRP研究成果对长期以来使用了胺类抗剥落剂的沥青混合料的耐久性提出了异议后，更重视采用消石灰和水泥作为主要的抗剥落剂。”“掺加胺类表面活性剂确实会使粘附性的室内试验结果十分满意，但这种材料的耐热性差和水溶性的缺点将随使用时间的延长，致使长期效果受到影响，甚至会使沥青乳化而随水流走。”“一些国家提出，即使使用石灰岩也需要掺加消石灰。需要注意的是，当掺加消石灰或水泥后，由于其比表面要比石粉大得多，设计的最佳沥青用量通常需要增加0.2%～0.4%左右。”
2.3 使用消石灰替代部分矿粉的技术效果
相关文献资料表明，《高速公路沥青路面早期损坏分析与防治对策》对提高混合料水稳性将掺加消石灰作为首选措施，提出适宜用量为总质量的1%～2%；水泥取代部分矿粉可以显著改善混合料的水稳性和抗车辙性能，其最佳参量在混合料总质量的3%～4%；掺加消石灰或水泥能够大幅改善沥青混合料的水稳性和高温稳定性，并对其低温性质影响不大，消石灰的最佳掺量在1%～2%。本项目进行了开级配混合料（更能检验不同材料水稳性的比对效果）对水泥和石灰的效果进行了充分试验，试验表明，在水稳性指标上，添加消石灰组优于添加水泥组，而后者又明显优于只使用矿粉做填料的情况，如对浸水车辙试验后对沥青剥落情况的观察分析。如图4所示。
对消石灰的车辙试验结果，如图5、图6、图7和图8所示。
不同填料的抗剥落性对比（其中，前三种使用普通SBS改性沥青，改变填料种类和掺配比例，第四组使用高粘度改性沥青）。
对使用不同填料抗剥落性能的对比评价，见表1。
3 实际应用
上述分析与试验表明消石灰代替部分矿粉能有效提高沥青混合料的水稳定性能，是一种较好的抗剥离措施。但消石灰中不同程度的掺杂有未充分熟化的生石灰，将对沥青混凝土产生不良影响，因此，需检验消石灰中含部分生石灰对沥青混合料性能的影响，本项目对掺入的消石灰（含不同比例生石灰）的AC-25混合料進行了体积安定性试验，试验结果表明，消石灰中掺入的生石灰含量在10%以内时，体积安定性符合规范要求，沥青混合料试件未出现裂纹，当生石灰含量超过10%，特别是生石灰含量超过50%时，沥青混合料试件均出现不同程度的裂纹，试件不合格，故在掺入消石灰替代部分矿粉提高沥青混合料抗水损害性能时，应将消石灰中生石灰的含量控制在10%以内。
路面面层配合比设计完成后，只需将消石灰替代部分矿粉，重新进行配合比指标的验证，必要时对最佳油石比进行少量调整；本项目利用沿线专门的石灰厂，自行加工矿粉，添加消石灰等外加材料只需在母材中按比例投入即刻，并不增加任何加工费用。增加的成本只是消石灰与矿粉的差价，消石灰掺量按照上面层工程1%～2%（集料总质量的比例）计算消石灰用量（具体通过试验对比确定），加工矿粉时，根据各自母材添加设备情况选择将石灰与集料预先按照比例混合、调节两料斗比例等措施实现设定比例的添加。消石灰、矿粉混合填料在通风干燥，不得受潮空间储存。
4 结论与建议
①本项目使用玄武岩和辉绿岩作为沥青混合料的粗集料不需要掺加消石灰、水泥或用饱和石灰水处理后使用。消石灰其PH值较高，能与呈一定酸性的沥青结合成硷土盐，极大改善沥青-填料这一胶浆系统的粘附性能，而沥青胶浆系统才是真正将粗细集料粘附在一起的结合料。
本项目沥青混合料配合比设计确定时使用沿线石灰厂材料添加消石灰取代部分矿粉，最佳经济效益比地获得了路面抗水损害性能和抗车辙性能的综合改善，
②沥青与集料粘附性指标对混合料水稳定性影响大，在重视其粘附性的强度时还应重视其耐久性。因此，加强混合料水稳性的措施总是“不多余”，粗集料使用时，即使是石灰岩也可掺加消石灰，改善粗细集料的棱角性；沥青可使用粘度高的沥青或硬质沥青；掺加抗剥离剂需通过试验确认具有长期、耐热的效果。
参考文献：
[1] 沈金安.沥青路面的水损害与抗剥落性能评价[J].石油沥青，1998，（2）.
[2] 宋宗平.沥青混合料中掺加消石灰粉替代部分矿粉施工质量控制[J].施工技术，2012，（16）.
[3] 王爽，周绪利，薛忠军，等.AASHTO标准中几种试验方法精度研究[J].中外公路，2013，（1）.
[4] 杨文锋.沥青混合料抗水损害能力研究[D].武汉：武汉理工大学，2005.
沥青稳定碎石混合料 篇4
以沥青稳定级配碎石为基层的柔性基层沥青路面具有半刚性基层沥青路面所不具备的许多优越性:(1)沥青混合料对于水分的变化不敏感,不易受水损害,不易产生收缩开裂而导致面层出现反射裂缝,同时柔性基层有一定的自愈合能力;(2)由于面层和基层材料结构的相似性,路面结构受力、变形更为协调;(3)同沥青面层一起构成全厚式沥青面层,从而使得整个沥青面层的修筑时间减少;(4)刚度相对较小,减少裂缝产生的几率。
钢渣用于道路取代石灰岩,其力学性能较轧制的碎石好,不仅耐磨、颗粒级配形状好,而且与沥青有良好的粘附性,沥青包裹后能防止钢渣的膨胀。其比热值很大,很适宜作为沥青混凝土的骨料用于路面的铺筑中。钢渣用于沥青稳定碎石基层应用到道路工程领域,对于降低道路成本,节约天然石料,保护生态环境都具有十分重要的意义。
1 试验材料及方法
1.1 试验材料
1.1.1 钢渣集料
石灰岩是传统的优质集料,将钢渣的性能与石灰岩对比,可以更明确的判断钢渣是否适合作为天然集料的替代品。按照《公路工程集料试验规程》[3]对试验用钢渣的基本性能进行分析,并与石灰岩进行对比,结果见表1。
由表1可知,钢渣的各项性能已达到了规定的技术要求。在密度、压碎值和针片状的指标上明显优于石灰岩,压碎值指标优异说明钢渣自身的力学性能优异,这为钢渣混合料具有优异的力学性能提供了基础。而且从外形看,钢渣的颗粒性比石灰岩更接近立方体,在混合料成型后的嵌挤性更佳。在吸水率上,钢渣具有明显的不足,几乎无法达到技术要求。这是由钢渣的自身结构所导致,钢渣的内部和表面孔隙太多,而这又是由钢渣的生成过程所决定的。粘附性与石灰岩相比稍有优势。仅就物理性能而言,钢渣是优于天然集料的,这是其作为替代品的基础。
1.1.2 沥青结合料
本研究选用的是KOCH重交石油AH-70号沥青,按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》[4]进行试验,其基本性能指标和指标要求见表2。试验结果表明KOCH AH-70沥青符合重交通道路沥青AH-70技术指标的要求。
1.2 试验设备及方法
1.2.1 车辙试验
抗车辙能力是指沥青混合料在夏季高温条件下,经车辆荷载长期重复作用后,不产生车辙和波浪等病害的性能[5,6,7]。依据《公路沥青及沥青混合料试验规程》[4]中沥青混合料车辙试验测定沥青混合料的高温抗车辙能力,可以评价沥青混合料的高温稳定性。本试验采用的试验温度为60℃,轮压为0.7MPa。试件为轮碾成型的板状试件,其厚度为50mm,宽度为300mm,长度为300mm。试件在60℃的恒温空气室中保温至少6h。之后,才能开始车轮碾压。车轮碾压时,其运动方向应该以试件轮碾成型时的方向一致。试验进行时间为1h,然后得到混合料的形变数据时间t1(min)时的变形量d1(mm)与试件t2(min)时的变形量d2(mm),将动稳定度DS(次/mm)计算出来。每种混合料测试3次,取其平均值作为最终结果。
1.2.2 单轴静态蠕变试验
本试验参照沥青混合料的高温蠕变试验,试件为直径100mm,高100mm的圆柱。试件在40℃的环境内保温至少6h后开始试验,加载应力为0.1MPa,加载方式见图1。
2 钢渣沥青混合料配合比设计
一般而言,我国沥青稳定碎石基层采用的多是ATB-25与ATB-30。本研究采用钢渣沥青稳定基层(ATB-25)的设计。在级配设计过程中,尽可能多的使用钢渣,提高钢渣的利用率,从而追求较高的性能价格比。具体采用以下四种方案:
1)全部集料使用钢渣,记为混合料1#。
2)钢渣细集料(0～5mm)部分使用石灰岩代替,其余使用钢渣,记为混合料2#。
3)在混合料掺配部分中,将0～5mm、5～10mm部分使用石灰岩,其余使用钢渣,记为混合料3#。
4)全部集料使用石灰岩,记为混合料4#。
2.1 级配设计
沥青稳定碎石基层(ATB)是典型的连续密级配沥青混合料。本试验采用马歇尔设计方法进行对沥青混合料的设计,级配曲线见图2。
由图2可以看出,虽然采取了不同的掺配方案,但总体的级配曲线相差并不大。这样设计的目的是尽量消除由于级配的不同而造成的混合料性能的偏差。
2.2 优选油石比
在我国《公路沥青路面施工技术规范》[8]中规定,沥青混合料的油石比一般通过马歇尔实验确定。由于沥青稳定碎石(ATB)的结构特点,其沥青用量一般较小。因此,2#混合料可选择3%、3.5%、4%、4.5%、5%的沥青用量成型马歇尔试件。而对1#混合料,由于钢渣的吸水率较高的原因,因此,1#混合料选择4.0%、4.5%、5.0%、5.5%、6%的沥青用量成型马歇尔试件。以2#混合料为例,确定其较佳油石比。
在混合料合成级配确定之后,成型马歇尔试件之前,可计算出该级配的矿合成毛体积相对密度和沥青用量。由于本试验采用普通沥青,可通过实验,计算出2#混合料各油石比的理论最大相对密度。
测量成型后的马歇尔的体积性能,其结果见表3。按照《公路沥青路面施工技术规范》[8]的规定,取空隙率为4%时的油石比4.2%为OAC1,按照规范其满足各项指标的最大和最小油石比分别为5%和3%,OACmin与OACmax的平均值OAC2=4.0%,则符合沥青混合料技术标准的最佳沥青油石比OAC为:OAC=(OAC1+OAC2)/2=4.1%。最终确定采用ATB-25级配的方案2配合比的最佳油石比为4.1%。
3 高温稳定性能研究
3.1 车辙试验
车辙试验结果见表4。由表4可知,各种混合料的动稳定度都大于1000次/mm,参考规范,可以认为均达到了技术要求。1#混合料的动稳定度比4#混合料高700次/mm左右,达到了1.6倍,可以认为是比4#性能优异得多。动稳定度仍旧是1#到3#依次下降,表明随着钢渣细集料被石灰岩替换,高温稳定性能呈下降趋势。
在各项指标均接近的情况下,主要是原材料的不同造成了以上变化。集料之间相互镶嵌挤压与沥青集料之间的高温黏结能力形成了大部分沥青混合料的高温稳定性。在高温环境下,沥青集料之间的高温黏结能力远比不上集料之间相互镶嵌挤压对高温稳定性的贡献大。钢渣与石灰岩相比,无疑形状上更接近立方体,颗粒性更加优良。这样的集料成型的混合料内部嵌挤结构更为坚固,抵抗路面荷载的能力更为出色。另外,众多钢渣的内部及表面孔隙的存在,在吸附了更多沥青的同时,也使沥青与集料的结合更为牢固,且钢渣本身的粘附性也要优于石灰岩。这实际上让沥青的流动变得更为困难,增加了沥青集料之间的黏结力。
3.2 单轴静态蠕变试验
蠕变劲度模量与残余应变比均可以反应沥青混合料的高温稳定性能。一般而言,沥青混合料的高温稳定性能越好,其蠕变劲度模量应越大,残余应变比应越小。残余应变比同时反应了沥青混合料的抗永久变形能力,其抗永久变形能力越强,残余应变比应越小。蠕变试验结果见图3～5。
各个混合料中,蠕变劲度模量逐渐减小,残余应变比逐渐增加。可以做出这样的判断,从1#混合料到4#混合料,高温稳定性能逐步下降,抵抗永久变形能力也逐渐变差。使用钢渣的沥青混合料高温稳定性能优于使用石灰岩的沥青混合料,且使用钢渣的沥青混合料随着使用石灰岩细集料的增加,高温稳定性能亦会逐渐下降。与车辙试验所得到的结果相同。沥青混合料抵抗永久变形的能力同样如此。使用钢渣的沥青混合料抵抗永久变形的能力强于使用石灰岩的沥青混合料,且使用钢渣的沥青混合料随着使用石灰岩细集料的增加,抵抗永久变形的能力会逐渐变差。即加入钢渣可以使沥青稳定碎石的抗永久变形的能力得到改善。这是因为钢渣与石灰岩相比较,更为坚硬、耐磨,颗粒性更好,相互间的嵌挤能力更强,其与沥青之间的粘附性也优于石灰岩。
4 结 论
(1)钢渣具有多孔结构,且是典型的碱性集料,其与微酸性的沥青粘附性达到五级,优于石灰岩与沥青的粘附性。而其作为集料的物理性能优异,颗粒性、密度、针片状和压碎值等技术指标均优于石灰岩。
(2)当混合料用集料全部为钢渣时,其最佳油石比为5.7%,远高于同级配的石灰岩混合料;而将石灰岩细集料(0～5mm)掺配入混合料后,其较佳油石比降为4.1%;同时,将石灰岩集料(0～5mm、5～10mm)掺配入混合料后,其较佳油石比为3.9%。从综合利用钢渣与降低成本的角度来讲,将石灰岩集料作为钢渣沥青级配碎石基层混合料的细料部位,而粗料全部采用钢渣是最优方案。
(3)钢渣沥青混合料的高温性能均优于石灰岩混合料。随着石灰岩集料的增加,混合料的性能越来越差。
摘要：对钢渣原材料进行了化学成分分析和物理性能检测,钢渣在沥青混合料中可以作为粗骨料使用。根据钢渣的颗粒形状及粒径分布规律,设计了基于ATB-25级配的钢渣沥青级配碎石基层混合料的配合比。研究了钢渣沥青混合料高温稳定性能。当混合料用集料全部为钢渣时,其较佳油石比为5.7%,远高于同级配的石灰岩混合料;而将石灰岩细集料(0～5mm)掺配入混合料后,其较佳油石比降为4.1%;同时,将石灰岩集料(0～5mm、5～10mm)掺配入混合料后,其较佳油石比为3.9%。从综合利用钢渣与降低成本的角度来讲,将石灰岩集料作为钢渣沥青级配碎石基层混合料的细料部分,而粗料全部采用钢渣是最优方案。钢渣沥青混合料的高温性能优于石灰岩混合料。随着石灰岩集料的增加,混合料的性能越来越差。
关键词：钢渣,沥青混合料,高温稳定性
参考文献
[1]朱跃刚,陆明弟,程勇,等.我国钢渣资源化利用的研究进展[J].中国废钢铁,2007(4):25-29.
[2]孙树杉,朱桂林.加快钢铁渣资源化利用是钢铁企业的一项紧迫任务[A].钢铁渣处理利用先进工艺与设备研讨会论文集[C].2006.
[3]JTG E42-2005,公路工程集料试验规程[S].2005.
[4]JTG E20-2011,公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S].2011.
[5]彭勇,孙立军,石永久,等.沥青混合料劈裂强度的影响因素[J].吉林大学学报(工学版),2007,37(6):1304-1307.
[6]陈建民,沥青混合料高温稳定性能研究[J].公路交通技术,2006(1):29-33.
[7]王国峰,王俊,刘海霞.沥青混合料组成设计中对高温稳定性的考虑[J].黑龙江交通科技,2002(5):32-33.
浅谈水泥稳定碎石混合料 篇5
1 影响水泥稳定碎石强度和稳定性的主要因素
1.1 水泥的成分与剂量对水泥稳定碎石的强度起主导作用
因水泥稳定碎石从拌和到碾压成型需要一定的时间,故应选用终凝时间较长(宜在6 h以上)的水泥。如325号硅酸盐水泥和火山灰水泥等低标号缓凝型水泥。水泥稳定碎石的强度随水泥剂量的增加而增加,但考虑到水泥稳定碎石抗温缩、抗干缩以及经济性和施工不均匀性等因素,水泥剂量一般选为5.5%(重量比),效果较好。7 d无侧限抗压强度主干路达到3.0 MPa～4.0 MPa,次干路达2.0 MPa～3.0 MPa。
1.2 含水量对水泥稳定碎石强度有重大影响
水泥稳定碎石混合料不同于水泥混凝土,后者靠振捣成型,前者靠压实成型,为了在最小压实功下获得最大压实度,必须采用最佳含水量。在进行试件对比试验时发现,最佳含水量一般控制在4%～7%。在施工过程中,要随时检测混合料的含水量,确保处于最佳含水量。
1.3 碎石级配对混合料无侧限抗压强度的影响
水泥稳定碎石混合料的颗粒级配既影响其技术性能,又影响其经济效果,因此碎石级配的选定是水稳混合料组成设计的重要一环,经几年的试验及施工应用,选用的碎石为轧制碎石,最大粒径不大于30 mm,含泥量不大于2.0%,集料压碎值不大于30%,碎石颗粒组成范围符合下面级配,见表1。
1.4 压实度对水泥稳定碎石抗压强度的影响
压实度是影响水泥稳定碎石基层质量的重要考核指标,一般选用能量大的振动压路机与三轮压路机配合碾压,遵循先轻后重、先慢后快、先边缘后中间的原则,确保快速路、主干路压实度达98%以上,次干路及其他路达97%以上。
1.5 延迟时间对水泥稳定碎石抗压强度及稳定性有很大影响
通过成型试验结果表明,延迟(包括拌和、运输、摊铺、碾压)相对时间越短相对抗压强度越高。采用集中厂拌法施工时,延迟时间不应超过2 h～3 h。从拌和4 h时已开始有硬化迹象,接近5 h 时就已开始初凝,因此尽量在4 h内成活,如果延迟时间超过水泥终凝时间,成型后水泥稳定碎石的强度、板结效果都会大大降低。
2 施工工艺流程
施工工艺流程见图1。
3 施工现场质量的控制
3.1 压实度、平整度的控制
当拌和好的混合料经质检人员和工程监理试验合格后,方允许进行摊铺。用摊铺机摊铺。施工中必须贯彻“宁高勿低、宁刮勿补”的原则。设专人(3人～5人小组)携带一辆装有新拌混合料的小车及时消除粗集料窝(带)。摊铺后先用振动碾加振4遍,再用18 t三轮碾4遍,追压密实。 在压实中间,要进行高程和平整度的检查,用16 t的轮胎压路机碾压2遍封浆处理。此时需要水车配合洒水碾压封浆,效果较理想。
3.2 接槎的控制
接槎宜采用直槎衔接。即在前一工作面上画线,凿除约50 cm左右,刨出直槎,并将浮石、浮灰清扫干净,洒水湿润,即可进行连续作业,碾压时在该部位应加强碾功,不得漏压,以确保全位置的压实度均匀一致。
每日下班前,应将横向接槎刨成直槎,以便与次日的混合料相接。机铺混合料,因故中断2 h,应设置横向接缝,避免纵向接缝,如不能避免,纵缝必须垂直相接,严禁斜接。
3.3 养生质量的控制
碾压成活后,立即进行洒水养生。洒水量应达到表面水不流动,既不冲走水泥浆液,又能形成一层水膜,洒水量一般控制在3 kg/m3～5 kg/m3较适宜,每日洒水2次～4次。成活后的7 d内要保持湿润状态,在养生期内禁止除洒水车外的其他车辆通行,实行全封闭养护。养生期后如不能及时进行下道工序施工,应泼洒透层油进行封层养护,不能使其长期暴晒,但此时一切车辆应禁止通行,并撒布石屑,且在5 d～10 d内铺上层。
3.4 延迟时间的控制
水泥稳定碎石施工时,必须采用流水作业,使各工序紧密衔接。尽量缩短从拌和、运输、摊铺到碾压成活的时间,以满足所规定的延迟时间,提高混合料的施工质量。
4 主要病害产生的原因及防治措施
4.1 水泥稳定碎石混合料的离析现象
1)产生原因:
a.材料的因素,如水泥的品种、剂量、碎石的级配、含水量过低等都是造成水泥稳定碎石离析的原因。b.设备的因素,如料仓供料速度不稳定、拌合机搅拌不均匀、下料斗落差过大、运输造成的二次离析。c.摊铺过程停顿、间断等也是造成水泥稳定碎石离析的原因。
2)防治措施:
a.选料符合设计要求,准确控制配合比,并在施工过程中随时监测、调整。b.拌和过程中,设专人对各料仓给料情况进行巡视,使下料斗落差适宜,运输选择大吨位车,尽量保证摊铺机连续作业,减少工地来回倒料次数。c.将离析部位的混合料挖除,换以新的混合料,碾压成型。
4.2 施工期间出现套坑现象
1)产生原因:
由于混合料摊铺不均匀,施工过程中没有及时挖补造成。
2)防治措施:
施工过程中设专人进行检查找补,一经发现立即挖出,换以新混合料,再次碾压成型。
4.3 碾压时发生龟裂现象
1)产生原因:
a.混合料含水量严重不足;b.下基层软弱,压路机碾压时出现裂纹。
2)防治措施:
a.在拌和及施工中,经常检查含水量,含水量不足时及时洒水;b.严把下基层质量关,保证压实度达标。
4.4 碾压时发生弹簧现象
1)产生原因:
a.混合料含水量过高;b.下基层过软,压实度不够或出现弹簧、翻浆现象。
2)防治措施:
a.控制混合料的含水量,使其达到最佳值;b.施工时注意气象情况,避免摊铺后碾压前的间断期间遭雨袭击,造成含水量过高;c.严把下基层质量关,若有弹簧、翻浆现象先处理后再做上层。
4.5 施工完毕出现表面松散、飞砂走石现象
1)产生原因:
a.施工后期管理跟不上,洒水养生不及时,时干时湿,使早期强度达不到设计要求;b.没有按要求封闭交通,重车跑飞面层;c.没有及时铺筑上层路面。
2)防治措施:
a.加强洒水养生,在成活后的7 d内保持水稳层处于湿润状态;b.实行全封闭施工,禁止除洒水车外的其他车辆通行;c.及时铺筑上层路面。
4.6 施工缝的局部损坏
1)产生原因:
施工时因图省事没有按规定垂直接槎,而是斜面搭接。
2)防治措施:
按操作规程施工,做成垂直接槎。
5 结语
水泥稳定碎石基层施工时,应严格按规范组织进行,严格控制影响水泥稳定碎石强度和稳定性的各种因素,做好施工现场的质量控制,消除发生病害的原因,就能确保工程质量,充分体现其优点。
摘要：分析了影响水泥稳定碎石强度和稳定性的主要因素,阐述了水泥稳定碎石施工工艺流程及施工现场质量的控制方法,并论述了水泥稳定碎石基层主要病害产生的原因及防治措施。
关键词：水泥稳定碎石,抗压强度,含水量,压实度
参考文献
[1]JTJ 034-2000,公路路面基层施工技术规范[S].
沥青稳定碎石混合料 篇6
关键词：道路工程,大粒径碎石沥青混合料,施工,试验,基层
1 前言
近年来, 随着交通量的增长和渠化交通的加重, 沥青路面普遍出现了抗车辙能力不足和路面的耐久性较差等质量问题, 一些新建道路仅在开放交通一二年就出现了车辙、开裂、坑槽、抗滑性能不足等早期破坏现象, 路面使用性能衰减加快, 使用寿命大大缩短, 个别破坏严重的路段不得不进行修复, 造成较大的经济损失和不良的社会影响。
2 试验路的工程概况
试验路段选取在河南省大广高速公路K6+600~K7+400, 该试验路段全长800m, 路面宽度:26m;计算行车速度:120km/h;交通量:年汽车交通量22237辆/日 (标准中型车) 。
整个试验路面层结构相同, 具体为:上面层采用4cm厚的AC-13Ⅰ;中面层采用6cm厚的AC-16;下面层采用8cm厚的AC-20。试验路结构层具体的铺设方案见表1和表2。
半刚性底基层的类型和参数如下:
1) 二灰碎石底基层:最大干密度为2.18g/cm 3, 最佳含水量是5.9%。
2) 二灰砂砾土底基层:最大干密度为2.08g/cm 3, 最佳含水量是7.7%。
3) 水泥粉煤灰砂砾土底基层:最大干密度为2.33g/cm 3, 最佳含水量是4.4%。
4) 水泥粉煤灰碎石底基层:最大干密度为2.18g/cm 3, 最佳含水量是7.7%。
5) 水泥稳定碎石底基层:最大干密度为2.31g/cm 3, 最佳含水量是7.0%。
3 试验路大粒径沥青混合料基层的设计
3.1 原材料
粗集料和细集料是石灰岩碎石, 矿粉采用普通石灰石矿粉, 采用重交AH-70#沥青, 其性能均满足规范要求。
3.2 LSM的生产配合比
根据室内的LSM水稳定性试验、车辙试验、无侧限抗压强度试验、抗压回弹模量试验和劈裂试验等选出最佳级配作为本试验路LSM基层的设计级配。根据集料的筛分和大马歇尔试验结果。大粒径沥青混合料的最佳沥青含量是3.2%, 设计空隙率为3.7%。
4 大粒径沥青混合料基层的施工
根据大粒径沥青混合料目标配合比和生产配合比, 进行大粒径沥青混合料试拌, LSM的拌制过程与普通沥青混合料的拌制过程基本相同, 但由于LSM的矿料粒径较大、沥青用量较小、不易拌和均匀, 不足以使矿料获得均匀一致的沥青裹覆层, 所以在施工前, 我们对大粒径沥青混合料基层的铺筑施工过程中可能出现的问题如混合料离析等提供了解决方案, 并对施工人员进行了培训。
4.1 大粒径沥青混合料施工过程中的离析问题
大粒径沥青混合料的离析问题一直引起人们的关注。所谓离析是指沥青混合料中的粗集料与其它料分离开来, 呈现出粗、细集料在某一部位局部集中的现象。在沥青混凝土路面施工过程中主要发现三种离析:随机离析 (或称料窝离析) 、纵向离析 (或称边沿离析) 、运输离析。
随机离析通常是因为料场对粗集料的堆积不当, 或冷料进料过程中有问题。其解决的方法为:目前大部分拌和场配备四个冷料斗, 为了生产大粒径沥青混合料, 针对不同的粒料尺寸和级配, 需要对冷配料系统进行修改。此外加强料堆卸料和装料的管理, 可以有效减少随机离析的发生。
纵向离析通常是由于卡车在拌和楼或储料仓不正确的装料所引起, 因此在装料时, 应将LSM成批的装入卡车, 拌和楼下的锥体形底部的卸料门应当快速的开启, 打开时卸料门开到最大使混合料流出不受限制。在摊铺过程中, 保持摊铺机料斗至少半满, 卸入摊铺机料斗的每一车沥青混合料都会进入料斗内的混合料整体, 这样可明显减少离析。
4.2 大粒径沥青混合料施工过程中的压实问题
本试验路的LSM基层厚15cm, 一次摊铺成型, 大粒径沥青混合料的碾压温度以靠近表面的混合料温度来控制, 摊铺温度控制在150℃~165℃, 碾压温度控制在130℃~150℃, 碾压终了温度控制在不低于90℃。LSM的碾压方式是先采用振动压路机初压, 中间用胶轮压路机复压, 最后用钢轮压路机静压完成终压。我们采用的碾压方式经取芯试件密实度试验检验, 其压实度都大于95%, 符合规范要求。
5 大粒径沥青混合料基层的检验
5.1 大粒径沥青混合料基层钻芯试样试验
LSM基层钻芯试件密度试验测得试件的平均密度为2.487g/cm 3, 空隙率为4.8%, LSM基层压实度都不小于98%, , 表明了大粒径沥青混合料基层采用的压路机碾压方式是合理的。LSM钻芯试件抗压强度试验测得平均抗压强度为4.39MPa, 从试件切割断面可以看出LSM结构为骨架嵌挤-密实结构, 所以其抗压强度远大于普通沥青混合料。大粒径沥青混合料抽提试验测得的沥青含量为3.1%, 满足原设计LSM含油量3.2%±0.2%的要求;矿料的筛分试验结果与生产级配相差并不大。
5.2 试验路段弯沉检验
试验路段弯沉检测采用5.4米贝克曼梁弯沉仪来评定试验路的结构整体强度。加载车采用东风BZZ-100, 胎压为0.7MPa;弯沉检测频率是每10m测1处, 检测统计结果表3:表3为试验路竣工后, 整个路面 (包括主车道和慢车道) 的弯沉检测统计结果。
从表1、表2知。为了研究大粒径碎石柔性基层的性能, 试验路的基层以下结构组合多达14种, 所以试验路基层的弯沉值相差比较大。
从竣工验收弯沉来看, 本试验路路面设计弯沉值为0.288mm。试验路基层弯沉检测结果表明, LSM基层完全能满足路面整体刚度的要求。
6 结论
1) 根据室内试验选出最优级配作为试验路大粒径沥青混合料基层的目标配合比, 并依照集料的筛分和大马歇尔试验, 确定了LSM基层的生产配合比。
2) 现场施工大粒径沥青混合料时, 采取了有效措施防止出现离析, 经取芯试件密实度试验和抗压强度试验检验, 证明施工工艺是有效的。
3) 在试验路施工过程中进行了试验检测。对不同基层类型的弯沉对比, 弯沉值大小依次为:大粒径沥青混合料基层>大粒径级配碎石基层>二灰碎石基层。
沥青稳定碎石混合料 篇7
关键词：水泥稳定混合料,拌和机组,原材料强度
1 研究理由
1.1 社会发展需求。随着社会经济的发展, 对道路运输的要求也越来越高, 一些重型车辆的通行, 对道路的承载力要求提高了, 这就需要我们建设高承载力、强耐久性的道路来适应社会发展的需要。
1.2 经济效益。国家和政府对公路建设给予了极大地支持, 投入了大量的资金, 为了提倡节约, 降低工程成本, 减少建设、养护费用, 我们要提高公路使用耐久性。
1.3 公路质量需求。基层强度不够, 会影响公路工程的施工质量。
2 现状调查
2.1 我们首先对旧路面进行了调查研究, 发现由于基层施工质量不合格所造成路面损坏的现象几乎占到路面病害质量的80%。
2.2 对施工现场进行了调查, 发现水泥稳定风化砂掺碎石混合料存在级配不严格、水泥搅拌不均匀等现象, 严重影响了施工质量。于是决定进一步深入调查, 分别对运输车上的拌和料进行抽样检查, 结果如 (表1)
在检查过程中, 检查50 次有15 次质量不合格, 合格率为70%, 由此可以看出, 影响因素主要是水泥拌和不匀、级配不均匀等问题, 它们的累计频数达到了73%, 是我们解决问题的主要对象。
3 目标设定
3.1 根据以上的调查结果, 我们目标定为:有效控制控制水泥拌和均匀性及级配的合理性, 产品合格率由70%提高到90%。
3.2 目标论证:
①改进机械设备, 提高拌和均匀性。
②成员丰富的理论和实践经验。
③领导的重视及提供的资金支持。
团队意识及解决问题的愿望。
4 要因确认
制定目标以后, 我们立即对原因进行分析, 找出初步原因, 分析主要原因, 原因见图1:
通过对图1关联图的分析, 我们专门召开会议, 认真查找出现问题的主要原因, 对上述末端原因进行调查论证, 确定主要原因见表2。
经过调查研究及大量的数据分析证明, 我们确认了以下二项为主要原因:
拌和机计量精确度不符合要求。
②块状和偏粗颗粒混杂其中。
5 制定对策
在确认主要原因以后, 我们共同探讨, 献计献策, 从经济性、可行性、可靠性、耐久性等方面制定对策, 把主要原因解决掉。见表3。
经过认真研究分析, 我们决定采用更换计量机械设备、提高准确度来解决拌和机计量精确度不符合要求的问题;采用在料斗和拌和机之间加粉碎机的方法来解决块状和偏粗颗粒混杂其中的问题。
6 组织实施
①把机械操作设备更换为由电脑控制的自动计量设备, 各种拌和料的比例根据配合比的数据输入电脑, 由电脑进行自动控制, 在正常情况下, 不得擅自改动电脑数据。特殊情况下, 由操作人员根据实际情况对电脑控制数据进行调整。
②在下料斗与拌和机间加粉碎机。为了提高工程质量, 加强水泥稳定风化砂掺碎石基层的使用耐久性, 购买了碎石粉碎机。
③我们解决了主要原因以后, 对部分次要原因进行了分析, 进一步提高工程质量。含水量是水泥稳定风化砂掺级配碎石中一项重要控制指标, 必须严格掌握。在炎热的夏季施工, 考虑到拌和、运输、摊铺过程中水分的蒸发, 可以在拌和时适当加大水量, 水量加大值应由拌和出料时含水量和摊铺碾压含水量进行对比, 损失多少补多少。根据施工经验, 在夏季上午9点以前和下午5点以后, 加水量比最佳含水量增加0.5%~1%左右, 在上午9点到下午5 点之间, 加水量比最佳含水量可增加0.8%~1.5%。在雨季施工期间, 由于下雨的影响, 砂石料中占有一定水分, 因此, 在每天拌和前应对砂石料进行含水量测定, 加水量应按最佳含水量减去砂石含水量进行控制, 在其他季节施工可不考虑增加或少量增加, 增加量控制在0.5%以内。
7 效果检查
7.1 通过采取以上措施, 我们对采取措施后的效果进行检验, 对各个指标再次进行检查对比, 结果见表4:
在50次的再次质量检查中, 只有2次不符合要求, 合格率达到了96%。见图2。
结论:水泥稳定风化砂掺碎石质量合格率由70%提高到96%, 达到预期目标。
7.2 经济效益
开展活动前产品合格率为70%, 活动后产品合格率提高到了96%。按照工程使用16840t混合料计算, 相当于约16840× (96%-70%) =4379t混合料的产品质量得到有效控制, 没有成为废品。按照单价60元/t混合料计算, 这一项产生的经济效益为:4 379×60=262 740元。因为此次活动投资的机械设备以后可以继续使用, 按照平均每年9 万元的设备改造投资费计算, 则此次活动所取得的效益为:262740-90000=172740 元, 可以大大减少不必要的浪费, 节约成本。
7.3 无形作用
经过改进, 保证了水泥稳定风化砂掺碎石混合料基层的强度, 达到了预期的效果, 为工程的圆满完成奠定了质量基础。
8 结语
路面基层质量影响因素有人员、机械、材料、方法、环境等因素, 关键是材料、设备的使用。在施工过程中我们善于总结, 克服不良人为因素, 同时选用高素质的施工队伍, 注重引进新技术、新材料、新工艺、新设备。严格按图施工, 施工发现问题及时整改, 建立岗位责任制, 做到人人有责。加强工程质量意识、加大管理力度、制定科学的管理方法, 创作精品工程。
参考文献
[1]王旭东.公路路面基层施工技术细则[M].北京:人民交通出版社, 2015.
[2]楚卿.水泥稳定碎石路面基层施工技术研究[J].江西建材, 2015 (24) :21-23.
[3]曹彦东.浅谈水泥稳定碎石路面基层施工质量控制[J].科技视界.2014 (30) :78.
沥青稳定碎石混合料 篇8
这种新型的路面材料在配比设计、原材料及施工中与以往的普通沥青混凝土有很大的差异,据笔者这几年的实际经验对其特殊性分配比和施工两大方面概述如下:
1 SMA的配比设计
SMA是一种全新意义上的沥青混合料,由高含量粗集料、高含量矿粉、较大沥青用量、低含量中间粒径颗粒组成的骨架密实结构型沥青混合料。除这些常用的材料种类外,有时,沥青改性剂、纤维等也是重要的组成部分。SMA的组成有以下特点:
(1)SMA是一种间断级配沥青混合料。以SMA—16为例,如表1,4.75mm以上颗粒的粗集料比例高达70%～80%,其中9.5mm以上的占一半,矿粉的用量达8%～13%,0.075mm筛的通过率一般高达10%,粉胶比超出通常1.2的限制值,由此形成间断级配,很少使用细集料。
(2)为加入较多的沥青,一方面增加矿粉的用量,同时使用纤维作为稳定剂,通常使用木质素纤维,用量为混合料的0.3%;也可采用矿物纤维,用量为混合料的0.4%。
(3)沥青结合料用量多,比普通混合料高1%～2%;粘结性要求高,通常选用针入度小、软化点高、温度稳定性较好的沥青,最好用改性沥青,以改善高低温变形性能及与矿料的粘附性能。
(4)SMA的配比不能完全依靠马歇尔配比设计方法,主要由体积指标确定;马歇尔试件成型后双面击实50次,目标空隙率3%～4%,其主要目的是确定矿料合成级配、各种体积指标、沥青用量,而不是马歇尔稳定度和流值,稳定度和流值不是主要指标,这是SMA混合料进行配合比设计时与普通密级配混合料配合比设计的最大不同之处;沥青用量还可参考飞散试验和高温析漏试验确定,车辙试验(动稳定度)是重要的设计手段。
2 SMA的施工控制
2.1 施工前准备工作
SMA施工前除按普通沥青混合料进行常规检查外,还应检查以下几个方面:
(1)木质素纤维必须在室内架空堆放,严格防潮,保持干燥。
(2)对于现场加工SBS改性沥青的工程,改性剂SBS必须保证其不受潮,防止受压成块、成团;存放时间不宜太长,以防止老化;对每种改性剂和基质沥青,必须现场采用实际的材料进行试验,以求达到最佳效果,而不是照搬不同材料的加工工艺。
(3)对木质素纤维添加设备进行计量标定,木质素纤维添加设备不得受潮。
(4)改性沥青运输温度不低于150℃,保温贮存温度不低于140℃,不得长时间存放;对现场加工的改性沥青必须不间断地搅拌,以防改性剂离析。
(5)制作好的改性沥青的温度应该满足沥青泵输送及喷嘴喷出的要求,在满足施工的前提下,沥青的加热温度不应太高,一般控制在170℃～180℃之间。
2.2 SMA的制拌
在采用间歇式沥青拌和机时,SMA与普通沥青混合料生产的主要区别是:
(1)木质素纤维的分散拌匀非常重要,干拌时间延长5～10s,加入沥青后的拌和时间延长5～10s,总生产时间延长10～20s。
(2)由于沥青可能会离析,SMA不应在贮料仓里储备时间过长,贮料仓里SMA的数量不宜过多,拌料不能过夜,即当天拌和的SMA混合料必须当天使用完毕。
(3)采用人工添加木质素纤维易产生由于人为因素而少加或多加的现象,从而影响SMA的使用品质;采用机械添加木质素纤维应防止输送管道堵塞。
(4)由于SMA使用了SBS改性沥青,拌和温度比拌普通沥青混合料提高了10℃～20℃左右。沥青加热温度掌握在170℃～180℃;矿料加热温度在185℃～195℃;矿粉和纤维不加热;混合料出料温度控制在170℃～185℃(实际施工时的温度范围),当混合料超过195℃时,予以废弃。实践证明,这样的温度施工没有困难。
(5)SMA细集料用量少,为保证其配料准确,要求细集料在存放期间,保证干燥、清洁,不能露天堆放;SMA矿粉用量比热拌沥青混合料需增加2倍,因此,要求配置的螺旋升送器数量足够,以保证供料正常。
2.3 SMA的摊铺和碾压成型
SMA的摊铺与普通沥青混凝土相同。由于使用了SBS改性沥青及纤维稳定剂,混合料的摊铺温度要提高,宜为160℃～180℃,温度低于140℃的混合料禁止使用。当路表温度低于15℃时,不宜摊铺改性沥青SMA。
SMA的碾压遵循“紧跟、慢压、高频、低幅”的原则。碾压温度越高越好,摊铺后应立即压实,不得等候。压路机应以2～4km/h的速度进行均匀的碾压,碾压按初压(1遍)、复压(2遍)、终压(1遍)三阶段进行;初压开始温度不低于140℃(不使用改性沥青)和150℃(使用改性沥青);复压温度不低于120℃(不使用改性沥青)和130℃(使用改性沥青);终压温度不低于110℃(不使用改性沥青)和120℃(使用改性沥青),终压时不得振动。在碾压过程中,可以发现混合料能在高温状态下用振动压路机碾压而不产生推拥,碾压成型后表面有足够的构造深度又基本上不透水(经测定,SMA路面构造深度在0.9～1.25之间)。SMA的碾压与普通沥青混凝土碾压相比,有以下几点值得注意:
(1)为了防止混合料粘轮,可在钢轮表面均匀洒水使其保持潮湿,水中掺少量的清洗剂或其它适当的材料。但要防止过量洒水引起混合料温度的骤降。
(2)压路机碾压时相邻碾压带应重叠1/3～1/4轮宽,碾压工作面长度30～50m。
(3)SMA面层一旦达到足够的密度后,碾压即应停止,过度碾压可能导致沥青玛蹄脂结合料被挤压到路表面,影响构造深度。工作中应密切注意路表情况,防止过度碾压。
(4)由于SMA混合料使用了SBS改性沥青且沥青含量高,因而粘度大,不得使用轮胎式压路机碾压,以防止粘轮及轮胎揉搓产生沥青玛蹄脂上浮,从而造成构造深度降低,甚至泛油;在使用振动压路机碾压时应做到“高频率、低振幅”碾压。
2.4 SMA混合料沥青含量的控制
设计沥青混合料的难点在于保证其坚硬的矿物骨架和合适的沥青用量。沥青用量过多,将造成粗骨料之间的分离,易产生油斑;沥青用量过少,混合料将难以压实,空隙率过高,骨料之间的沥青膜过薄,从而影响其耐久性。因此,在实际操作过程中应随时控制每天SMA混合料的沥青用量,每天分上、下午在后场各取一组沥青混合料进行马歇尔试验、抽提试验,及时了解沥青混合料的油石比、空隙率、稳定度等各项技术指标,并作相应调整。SMA混合料出料以混合料拌和均匀、纤维均匀分布在混合料中、所有矿料颗粒全部裹覆沥青结合料为度,拌和时间视实际情况可相应增减。
2.5 油斑的成因及处理方法
在SMA路面摊铺、辗压成型过程中,路面可能会出现油斑。产生油斑的原因有以下几点:
(1)运输距离较远,SMA混合料中骨料与沥青产生离析;
(2)SMA混合料温度过高,改性沥青发生老化;
(3)纤维掺加剂拌和不均匀;
(4)拌和时间太短,SMA混合料拌和不够充分;
(5)用油量过高;
(6)压路机碾压遍数过多,使路面超压;
(7)拌和料(特别是纤维掺加剂)及路表含有一定的水份;
(8)摊铺机等料时间过长及运料车积压过多,发生沥青析漏。
摊铺中出现的油斑应及时铲除并用热料填补,碾压中出现的油斑,应及时在油斑区域洒机制砂。当摊铺时遇雨或下层潮湿时,严禁进行摊铺工作。
3 结束语
SMA路面在重交通作用下有良好的抗车辙能力,这是因为高含量的粗集料(70%以上)在混合料中颗粒面与面直接接触、相互嵌挤结构的骨架直接承受了荷载的作用。因为它特殊的设计配比使这种骨架对温度敏感性小,而含量较高的矿粉与沥青形成粘聚力很高的胶凝状物——玛蹄脂使得混合料的整体力学性质提高。这两方面的作用使得混合料具有足够的竖向与侧向约束,故而在车辆荷载作用下,不产生或只产生微小的永久变形,大大提高了路面性能如高温抗车辙性、低温抗裂性、抗疲劳特性以及路面的耐久性,与普通的密实沥青混合料相比具有无可比拟的优越性。
随着经济的发展及交通的日益繁重,对公路的使用功能提出了更高的要求,而SMA路面必将日益展现它的优越性,得到越来越广泛的应用。
摘要：论述了沥青玛蹄脂碎石混合料SMA的配比设计和施工控制。
沥青混合料生产质量稳定性分析 篇9
沥青混合料的生产质量主要包括沥青混合料的级配、油石比以及拌和温度等。通过对专项养护工程各项目沥青混合料质量进行检测, 对沥青混合料生产质量状况及原因进行总结分析。检测结果显示各项目沥青混合料级配与拌和温度的稳定性有待于进一步加强。根据检测结果并结合各项目现场情况对沥青混合料生产中出现的问题进行分析并提出改进建议。
1 沥青混合料生产级配稳定性控制
1.1 沥青混合料的级配变异现象
结合各条路沥青混合料级配的检测结果, 部分专项工程沥青混合料级配与设计值相比, 存在变异现象, 如表1和表2所示。
检测结果表明, 与设计级配相比, 实际生产的沥青混合料级配9.5mm、4.75mm筛孔通过率有明显波动, 与设计级配偏差较大。
检测结果表明, 与设计级配相比, 实际生产的沥青混合料级配4.75mm筛孔通过率发生较大的变异, 达到7.1%。
1.2 混合料级配产生变异性的原因分析
根据此次混合料质量检测结果分析, 沥青混合料级配在生产中发生变异的主要原因是由于冷料的供料比例与热料的需求比例不匹配, 造成拌和楼生产过程中供需不均衡, 使得拌和楼部分热料仓集料单级配发生变化, 最终造成混合料级配产生变异。另外, 在沥青混合料生产过程中, 冷料进料比例的随意或者不适当调整也容易引起沥青混合料级配的变异。
通过部分项目检测结果汇总, 见表3、表4和表5, 可以反映上述情况。
1.3 改进建议
对于冷、热料供需不平衡引起混合料级配变异的问题, 结合目前专项工程沥青路面施工中的实际情况, 可按照以下步骤进行调整和改进:首先, 根据不同规格集料的筛分结果和目标设计级配要求, 确定冷料用料比例, 结合马氏试验等相关试验结果确定目标配比, 按照拌和楼各冷料仓标定的进料速度, 确定拌和楼的冷料进料比例;在进场原材料级配相对稳定的前提下, 应保持冷料进料比例的稳定性。其次, 在冷料进料比例确定的前提下, 在拌和楼满负荷生产情况下, 根据拌和楼热料仓集料的筛分结果和生产设计级配要求, 确定热料仓集料的用料比例, 通常情况下, 确定的生产配比与目标配比用料比例较为接近;通过试验段施工微调冷、热料比例, 使冷、热料供料均衡, 确定规模施工采用的标准配合比。最后, 在规模施工中, 应该按照设计确定的标准配合比进行生产, 不应随意调整冷、热料的用料比例。如有需要, 配合比的调整应该由试验室人员依据原材料级配、沥青混合料的矿料级配和马歇尔技术指标等的检测结果做出。
2 沥青混合料拌和温度稳定性控制
2.1 沥青混合料的温度变异现象
此次质量检测发现部分项目出场沥青混合料温度波动幅度较大, 偏差最大达到20℃左右, 如表6所示。混合料温度过高容易引起生产过程中沥青的老化, 温度偏低则会影响沥青混合料的摊铺和碾压, 不能保证有效压实。
2.2 混合料温度产生变异性的原因分析
根据此次混合料质量检测结果分析, 混合料温度波动幅度较大的主要原因是拌合楼温控系统不稳定, 无法对拌合时的温度进行有效控制;另外, 集料尤其是细集料未采取有效措施覆盖雨天受潮, 料场排水不畅集料含水量不均匀, 在相同的加热时间, 集料的干湿状态不同也会造成混合料温度的变异。
2.3 改进建议
建议各项目在施工前应对拌合楼的温控系统进行标定, 确保拌合楼生产过程中温度控制的准确与稳定;其次应加强料场管理, 场地进行硬化并保证排水顺畅, 避免场地积水;对集料尤其是细集料进行覆盖, 避免集料受潮含水量不均匀。混合料生产时应根据当日的气温状况、施工运距的远近、集料的干湿状态等控制混合料拌和温度, 避免温度有较大的波动。
3 结语
沥青混合料质量直接影响混合料性能与沥青路面质量, 提高沥青混合料的生产质量是保证沥青路用性能与耐久性的关键因素之一。在沥青混合料生产中, 优质的原材料, 规范的料场管理, 性能良好的拌合设备, 丰富的生产经验都是生产出优质的沥青混合料的保障。
摘要：本文主要依托高速公路铣刨修复专项养护工程, 通过对专项养护工程施工中沥青混合料质量检测, 总结出沥青混合料生产质量通病并提出改进建议。
关键词：沥青混合料,质量稳定性,结果分析
参考文献
[1]JTG F40-2004, 公路沥青路面施工技术规范[S].
[2]JTG E20-2011, 公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S].