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      排水瀝青混合料的礦料級(jí)配設(shè)計(jì)方法優(yōu)化

      2016-11-10 03:59:50郭宏坤中鐵四局集團(tuán)第一工程有限公司安徽合肥230041
      安徽建筑 2016年4期
      關(guān)鍵詞:篩孔礦料通過(guò)率

      郭宏坤 (中鐵四局集團(tuán)第一工程有限公司,安徽 合肥 230041)

      排水瀝青混合料的礦料級(jí)配設(shè)計(jì)方法優(yōu)化

      郭宏坤(中鐵四局集團(tuán)第一工程有限公司,安徽合肥230041)

      文章在排水瀝青混合料礦料級(jí)配骨架-空隙結(jié)構(gòu)基本特點(diǎn)基礎(chǔ)上,介紹礦料級(jí)配設(shè)計(jì)的流程。結(jié)合長(zhǎng)沙黎托路排水瀝青路面施工,實(shí)例闡述排水瀝青混合料礦料級(jí)配設(shè)計(jì)方法優(yōu)化試驗(yàn)過(guò)程。該方法采用暫定級(jí)配確定控制瀝青用量的方法,可以避免排水瀝青混合料配合比最佳瀝青用量確定時(shí)多級(jí)配、不同瀝青用量的混合料拌制工作,減小析漏試驗(yàn)組數(shù),且不影響結(jié)果選定。優(yōu)化的方法使礦料級(jí)配設(shè)計(jì)從半定量走向定量,從經(jīng)驗(yàn)走向科學(xué),具有參考價(jià)值。

      排水瀝青路面;混合料;礦料級(jí)配;優(yōu)化設(shè)計(jì)

      0 引述

      排水瀝青混合料配合比應(yīng)結(jié)合工程地域氣候和交通條件進(jìn)行設(shè)計(jì),避免材料性能的欠缺而引起早期破壞現(xiàn)象和排水、降噪功能的快速減退。礦料級(jí)配設(shè)計(jì)是瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)科研、生產(chǎn)及應(yīng)用中的一個(gè)基本問(wèn)題。礦料合成級(jí)配中各篩孔礦料對(duì)排水瀝青混合料的空隙率、穩(wěn)定度和流值等指標(biāo)起著決定性影響。下面結(jié)合長(zhǎng)沙黎托路排水瀝青路面施工,介紹排水瀝青混合料配合比的礦料級(jí)配設(shè)計(jì)方法。

      1 礦料級(jí)配的特點(diǎn)

      排水瀝青混合料為骨架-空隙結(jié)構(gòu),屬于連續(xù)開(kāi)級(jí)配的混合料結(jié)構(gòu),礦料中粗集料較多,形成骨架,細(xì)集料較少,不足以填滿(mǎn)空隙。礦料形成石于石接觸的骨架結(jié)構(gòu),要求混合料中粗集料骨架空隙率VCAmin比粗集料骨架空隙率VCADRC小或接近。而4.75mm~2.36mm通過(guò)率差值大小對(duì)骨架的撥開(kāi)程度影響較大,粗集料拔開(kāi)系數(shù)應(yīng)控制在1.15以?xún)?nèi)[1]。空隙率是排水瀝青混合料的主要控制指標(biāo),空隙率大小主要取決于集料的級(jí)配組成、顆粒形狀、瀝青用量以及混合料的壓實(shí)程度。其中,礦料級(jí)配組成是控制混合料空隙率大小的首要因素。

      ??∶鞯热送ㄟ^(guò)正交試驗(yàn)分析了級(jí)配對(duì)排水性瀝青混合料空隙率的影響,結(jié)果表明:粗集料(4.75mm以上)含量對(duì)空隙率影響最顯著,粗集料含量每增加5%,空隙率增加約3%;其次是4.75~9.5mm骨料含量,最后是瀝青用量[2]。

      針對(duì)最大粒徑13.2mm的排水瀝青混合料,采用規(guī)范推薦的級(jí)配范圍,試驗(yàn)研究9.5mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm和0.075mm篩孔通過(guò)率對(duì)空隙率指標(biāo)的影響,結(jié)果表明[3]:2.36mm篩孔通過(guò)率是影響排水性混合料空隙率和連通空隙率的關(guān)鍵篩孔,在推薦級(jí)配范圍內(nèi)2.36mm篩孔通過(guò)率每增加1%,空隙率將隨之減小1%左右,同時(shí)空隙率與連通空隙率之間存在良好的相關(guān)性。因此在進(jìn)行級(jí)配設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)通過(guò)調(diào)整2.36mm篩孔通過(guò)率使之滿(mǎn)足空隙率的要求。

      2 礦料級(jí)配設(shè)計(jì)的流程

      長(zhǎng)沙黎托路排水瀝青混合料礦料級(jí)配設(shè)計(jì)中,提出以2.36mm篩孔的通過(guò)率在15±3%左右暫定3個(gè)級(jí)配,采用析漏試驗(yàn)確定控制瀝青用量,檢測(cè)馬歇爾試件空隙率。根據(jù)2.36mm篩孔通過(guò)率同空隙率的關(guān)系對(duì)集料級(jí)配進(jìn)行調(diào)整,來(lái)選定合成級(jí)配和冷料的配合比。具體設(shè)計(jì)流程如下。

      圖1 礦料級(jí)配設(shè)計(jì)流程示意圖

      3 礦料級(jí)配設(shè)計(jì)試驗(yàn)

      排水瀝青混合料礦料級(jí)配的確定與目標(biāo)空隙率密切相關(guān),目標(biāo)空隙率取值應(yīng)根據(jù)建設(shè)所在地的暴雨強(qiáng)度和是否屬?lài)?yán)寒地區(qū)來(lái)確定。長(zhǎng)沙降雨強(qiáng)度入滲強(qiáng)度W≥2mm/min,目標(biāo)空隙率選取20%。

      3.1瀝青和集料

      試驗(yàn)使用集料為長(zhǎng)沙坪塘玄武巖,礦粉采用石灰?guī)r磨細(xì)粉,高粘度瀝青采用江蘇寶利高粘度改性瀝青。瀝青和集料的主要技術(shù)指標(biāo)分別見(jiàn)表1和表2。

      某藻水分離站低藍(lán)藻密度藻漿的藻水分離結(jié)果 表1

      集料的主要技術(shù)指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果 表2

      3.2試驗(yàn)級(jí)配計(jì)算

      試驗(yàn)級(jí)配以2.36mm篩孔通過(guò)量14.7%為基準(zhǔn),在此基準(zhǔn)上±3%為目標(biāo)設(shè)定3種級(jí)配。礦料配合比及合成級(jí)配曲線圖如表3及圖2所示。

      礦料配合比及合成級(jí)配 表3

      圖2 礦料合成級(jí)配曲線

      3.3析漏試驗(yàn)

      拌制3種級(jí)配4.4%、4.7%、5.0%、5.3%、5.6%瀝青用量的混合料,采用"搪瓷盤(pán)法"測(cè)定瀝青混合料的黏附損失,試驗(yàn)溫度為185℃±2℃。析漏試驗(yàn)結(jié)果如表4及圖3所示。

      3種試驗(yàn)級(jí)配析漏試驗(yàn)結(jié)果 表4

      圖3 3種試驗(yàn)級(jí)配析漏試驗(yàn)結(jié)果

      根據(jù)以上的結(jié)果,3種級(jí)配的控制瀝青量分別為:下方級(jí)配=4.6%、中央級(jí)配=4.8%、上方級(jí)配= 5.0%。

      3.4確定目標(biāo)空隙率對(duì)應(yīng)2.36mm通過(guò)量

      以控制瀝青量進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn),2.36mm通過(guò)質(zhì)量百分率與空隙率曲線如圖4所示。

      圖4 2.36mm通過(guò)率和空隙率關(guān)系曲線

      根據(jù)以上的結(jié)果,排水性瀝青混合料目標(biāo)空隙率20%左右時(shí)得到的2.36mm通過(guò)量約為13.7%。

      3.5選定合成級(jí)配和冷料配比

      以2.36mm通過(guò)質(zhì)量百分率與空隙率曲線關(guān)系,找出與目標(biāo)空隙率20%一致的2.36mm通過(guò)率為13.7%,然后根據(jù)2.36mm篩孔通過(guò)率同空隙率的關(guān)系對(duì)集料級(jí)配進(jìn)行調(diào)整,來(lái)選定合成級(jí)配和冷料的配合比,選定合成級(jí)配和冷料的配合比見(jiàn)表5。

      選定合成級(jí)配和冷料的配合比 表5

      4 結(jié) 語(yǔ)

      ①采用與當(dāng)?shù)氐谋┯陱?qiáng)度相匹配的目標(biāo)空隙率選定2.36mm通過(guò)率進(jìn)行礦料級(jí)配設(shè)計(jì),一方面可以降低降低路面造價(jià),另一方面可以提高路面使用性能與壽命。

      ②采用暫定3級(jí)配先進(jìn)行析漏試驗(yàn)確定控制瀝青用量的方法,可以避免最佳瀝青用量確定時(shí)多級(jí)配、不同瀝青用量的混合料拌制工作,減小析漏試驗(yàn)組數(shù),且不影響結(jié)果選定。

      ③2.36mm和4.75mm篩孔通過(guò)率之差決定整個(gè)混合料的骨架結(jié)構(gòu)形成,在選擇排水性瀝青混合料級(jí)配時(shí),應(yīng)該盡量減少2.36mm和4.75mm篩孔通過(guò)率之差,宜控制在7%~10%之間。

      [1]王玉果,李斌.2.36~4.75mm材料對(duì)瀝青混合料性能指標(biāo)影響分析[A].全國(guó)公路建設(shè)和養(yǎng)護(hù)優(yōu)秀論文集[C].2010.

      [2]??∶鳎w平均,許永明.排水性瀝青混合料抗滑層設(shè)計(jì)方法研究[J].西安公路交通大學(xué)學(xué)報(bào),1997(1).

      [3]邢明亮,陳拴發(fā),陳華鑫,王秉綱.級(jí)配組成對(duì)排水性混合料空隙率影響研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào),2009(17).

      U416.217

      B

      1007-7359(2016)04-0184-02

      10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.04.072

      郭宏坤(1973-),男,安徽肥東人,畢業(yè)于安徽建筑大學(xué),本科,高級(jí)工程師。

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