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沥青混凝土配合比设计方法探讨

2014-10-21刘峰群

建筑工程技术与设计 2014年35期
关键词:配合比过程控制沥青混凝土

刘峰群

【摘要】随着我国经济建设的快速发展,全国范围内的道路建设也在不断向各个地区拓展,很多的偏远地区也已经修通了道路。尤其是在城市的道路建设中,大量的使用沥青混凝土路面。与传统的普通混凝土路面相比,它具有强度高、抗摩擦变化能力强、耐高温等优点,而且不起灰,对城市市容和环境治理都起到了较好的作用。而由于其长期高强度的使用,经常容易发生损坏,对道路交通造成较大的影响。要想从源头上来加强沥青混凝土路面的质量就要从其原材料的选择和配合比来做好控制。

【关键词】沥青混凝土;配合比;设计方法;过程控制

【引言】沥青混凝土路面是我国目前使用形式最多的一种路面,基于其自身多方面的优点,其造价也比较高,占据了整个路面造价的40%左右。也正是由于其技术要求复杂、造价高、高强度使用的特点,要想其长期有效使用,就必须从设计、施工等多方面来进行控制。本文重点从沥青混凝土的配合比设计方面来进行分析,找出合理的设计方法,并分析其控制要点,希望能对沥青混凝土的质量控制和有效使用起到一定的借鉴作用。

一、沥青混凝土配合比的要求

1、高温稳定性

由于沥青在高温状态下,程流体状,与其他骨料的粘结强度和程度都变低了。为防止在车辆行驶过程中,造成路面的起拱、移动和车辆痕迹等问题,就要求沥青混凝土路面具有较强的高温稳定性。

2、低温抗裂性

沥青在低温状态的时候可以与其他骨料很好的粘結,但是膨胀能力明显变低,变得非常的脆,在承受外部荷载的时候,这部分应力不能及时的抵消,如果外部剪切力大于沥青内部的粘结应力的时候,就会发生拉伸破坏,造成路面开裂。因此要求沥青混凝土路面具有低温抗裂性。

3、耐疲劳性能

沥青混凝土路面是长时间的高负荷运行,且运行的期限有几十年。在车辆长期行驶过程中,路面应力处于长期变化的状态,路基和路面结构强度不变低。如果在某个时间段,外部荷载大于结构内部拉结应力,就会造成路面的破坏。因此要求沥青混凝土路面具有较高的耐疲劳性能。

二、沥青混凝土配合比设计方法

根据道路等级和设计荷载,首先确定沥青混凝土的强度。然后查阅相关设计规范,来配置沥青含量、粗细骨料的选型、掺和料的类型等。并结合实际操作经验和当地地质、气候情况等,综合确定各种配合比例,进行试验,达到最优配合比。

三、沥青混凝土路面的原材料控制原则

沥青混凝土主要的组成原材料为沥青、粗集料、细集料、填充料等。作为沥青路面的建设单位,在进行配比设计的时候,应该在满足设计荷载和各方面技术性能指标的前提下,尽量做到经济合理和环保,具体各方面要求如下:

1、沥青的选择

沥青是沥青混凝土中的主要材料,其具备着粘结粗细集料和增加耐磨的双重性能。因此在选择沥青的时候,应该根据设计路段的等级、地基基础的承载能力、使用强度等因素来选择,同时还要结合当地的环境气候和温度变化情况实际选择沥青的品质。保证沥青混凝土的抗渗、耐磨、耐高低温性能可以满足当地的情况。

2、粗集料的选择

2.1沥青里面的强度很大一部分来源于粗集料之间的拉结应力和相互摩擦力。当沥青混凝土路面被上部强大的压路机荷载作用挤压下,集料之间会被牢固的加压在一起,形成强大的内部连接应力,来提高整体的稳定性。因此骨料必须具有较高的抗压强度,否则被压碎了就达不到效果。设计的时候应该根据公路等级和使用频率等参数具体计算,并且设计图中明确粗骨料的粒径。

2. 2沥青自身带有弱酸性,因此它可以与碱性石材较好的粘结。但是我们知道碱性石材容易变形和腐蚀,酸性石材的化学性能则比碱性石材好得多。因此通常应该选择酸性石材作为沥青混凝土的配比骨料,并加入适量的外加剂,来提高沥青与石材的抗腐蚀性能。

3、细集料的选择

细集料通常指直径小于2.36mm的砂石或砂等,它起到调节沥青混凝土的柔度及和易性。但是不可掺入过多,否则会影响路面的强度。

4、填充料的选择

填充料是在沥青混凝土中改善整体的和易性和抗渗性能的材料。它可以起到一定的沥青的粘结性能,同时减少部分细骨料的使用,结合实际需要来改善其相关性能的作用。常见的如细磨石灰粉、消石灰、粉煤灰水泥等。

四、目标配合比的设计

在进行大批量的生产之前,应该由专业设计单位,对沥青混凝土的各材料配比进行验算。验算的依据是国家和当地的一些标准和规范,如《公路沥青路面设计规范》JTG D50-2006。

设计之前,应该充分了解本道路设计等级和使用强度,以确定其需要承载的荷载力来进行基本的受力分析,确定积配的标准。参照相关规范后,进行样品的配比。配置完成后,应该对样品进行其密度、强度、抗渗性能、沥青流度等基本测试,保证各项指标可以满足设计沥青混凝土的技术指标要求。并结合测试情况,不断进行调整,达到最优最经济的配合比,再进行批量的生产。

五、生产配合比的设计

生产配合比与目标配合比有一定的区别。其是在生产基地进行大批量的生产,其投料的时间和比例不可能完全按照实验的数据来进行。因此需要在实际生产之前,根据目标设计比值来进行检验,结合实际情况来进行调整。

如在投料过程中,对于粗骨料的筛选,其粒径不可能完全保证在设计的大小范围内;再如粗细骨料的混合程度,也无法达到设计实验时候的要求。所以结合现场实际情况,应该在目标设计值的基础上再进行适当的调整,做到设计与生产实际相结合,形成更进一步的优化设计目标。

六、配合比是否合理的验证

生产完成之后,需要对沥青混凝土的各项性能进行验证。主要验证其抗渗性能、强度、密度、耐高低温变化性能。在实际摊铺到路面上后,应该对其抗压能力、弯程值、耐摩擦性能等指标进行试验,确保生产配合比满足各项指标的要求。一旦发现有异常情况,应该及时分析原因,并对生产的配合比进行适当调整。

七、在进行配合比设计的时候应注意的问题

1、一定要先进行目标设计配合比的试验,再进行实际的生产配合比选定。如果少了任何一道,都有可能造成其性能指标达不到设计要求,造成大量的返工和经济浪费。

2、在搅拌的过程中,要按照配合实验提供的数据,控制好其他骨料的比例和加入时间、搅拌时间及温度控制等,整个过程必须有专业技术人员监督和管理。。

【结语】道路是我们生活的必需品,也是国家经济建设的重要工具。因此,各参建方应该从设计、施工、管理等多方面加强控制,做好沥青混凝土配合比的设计,既是质量保障的前提,也是节约成本、保护环境的重要举措。

【参考文献】

[1]张佳强.沥青混您太配合比的设计及试验方法的研究[j].自然科学2011(7).25

[2]文君鹏.沥青混凝土配合比设计方法研究[j].工程科技. 2013(6).12

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