白亞光，張曉良，曹勝杰，王衛(wèi)雷，唐 平，磨煉同

(1.中交第二公路工程局有限公司，西安 710065；2.武漢理工大學(xué)硅酸鹽建筑材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430070)

級配設(shè)計(jì)是指各種粒徑的礦料如粗集料、細(xì)集料、填料按照一定的比例搭配以滿足特定的合成級配要求，其是瀝青混合料中最重要的環(huán)節(jié)之一。礦料的合成級配對瀝青混合料的性能有巨大的影響，直接影響混合料的密度、孔隙率、流值、動(dòng)穩(wěn)定度等，合成級配的改變使礦料比面積發(fā)生變化，還會(huì)對瀝青用量造成影響，從而影響路面造價(jià)[1-4]。礦料的合成級配決定了瀝青混合料的組成和骨架結(jié)構(gòu)，如懸浮密實(shí)型結(jié)構(gòu)、骨架空隙型結(jié)構(gòu)和骨架密實(shí)型結(jié)構(gòu)等[5,6]。瀝青混合料的骨架作用對路用性能的影響很大，尤其對高溫穩(wěn)定性的影響尤為顯著，研究表明骨架作用對瀝青高溫性能的貢獻(xiàn)率達(dá)到70%以上[6]。礦料級配的穩(wěn)定性尤為重要，級配的大幅波動(dòng)會(huì)影響混合料的使用性能，因此瀝青混合料在拌合樓拌合過程中嚴(yán)格將級配的變異控制在合理范圍內(nèi)對提高瀝青混合料路用性能和延長路面使用年限等方面具有重要意義。該文從瀝青拌合樓生產(chǎn)配比檢驗(yàn)、冷料取樣篩分、熱料取樣篩分和燃燒篩分等方面綜合分析了揭惠高速公路LM2標(biāo)瀝青下面層試驗(yàn)段生產(chǎn)與施工期間級配波動(dòng)，并對收集的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，為以后瀝青混合料生產(chǎn)和施工過程中控制礦料級配的穩(wěn)定提供技術(shù)參考。

1 試驗(yàn)段級配控制

1.1 拌合樓生產(chǎn)配比檢驗(yàn)

瀝青混合料拌合樓是由很多機(jī)械設(shè)備組成的設(shè)備組群。在運(yùn)行過程中，料倉分隔不嚴(yán)、料斗滲漏、礦粉供料不足、礦料供料不足等原因?qū)⒁馂r青混合料礦料級配變異性[7]。因此為了將瀝青拌合樓本身引起的級配變異性降到最低，拌和樓須按試驗(yàn)室提供的生產(chǎn)配合比進(jìn)行生產(chǎn)，通過逐盤計(jì)算各材料質(zhì)量反算材料用量比例是否與生產(chǎn)配合比一致。該文分析方法以拌和樓設(shè)計(jì)每盤集料質(zhì)量為參考，將不同集料、填料和瀝青質(zhì)量換算成百分比，根據(jù)生產(chǎn)配合比要求，計(jì)算出每檔集料的設(shè)計(jì)質(zhì)量。然后根據(jù)拌和樓輸出的各粒徑礦料的實(shí)際用量數(shù)據(jù)計(jì)算平均用量與設(shè)計(jì)質(zhì)量的差值并分析其變異性。

表1為揭惠高速LM2標(biāo)瀝青下面層瀝青混合料拌合樓生產(chǎn)配合比波動(dòng)情況。隨機(jī)選取40盤生產(chǎn)數(shù)據(jù)，分析結(jié)果表明拌合樓實(shí)際生產(chǎn)配合比與設(shè)計(jì)生產(chǎn)配比接近，偏差較小，填料和瀝青質(zhì)量控制精確，各檔集料含量偏差在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)。圖1和圖2為揭惠高速公路LM2標(biāo)瀝青下面層試驗(yàn)段生產(chǎn)的306盤瀝青混合料中不同粒徑集料、填料和瀝青的質(zhì)量變化。從圖1可以看出粒徑為22～30 mm的集料A各盤質(zhì)量出現(xiàn)了較大偏差，其熱料設(shè)計(jì)用量為14%，生產(chǎn)時(shí)主要集中在13.5%至16.5%之間波動(dòng)，平均值14.7%，整體來說略高于設(shè)計(jì)值，局部大于16%的盤數(shù)較少，上下波動(dòng)1%～2%對瀝青混合料整體影響在可控范圍，可進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整對該集料用量進(jìn)行精確控制。粒徑為11～22 mm和5.5～11 mm的集料B和C用量較多，設(shè)計(jì)值分別達(dá)到了30%和21%，各盤所占比例波動(dòng)范圍分別為29%～31%和20%～22%，生產(chǎn)用量控制較好，均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。粒徑為3.5～5.5 mm的集料D設(shè)計(jì)用量為5%，用量相對很少，生產(chǎn)時(shí)可控制在4.5%～5.5%之間波動(dòng)，平均值5%，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

表1 LM2標(biāo)瀝青下面層瀝青混合料拌合樓級配變化程度

圖2中的0～3.5 mm細(xì)集料設(shè)計(jì)用量為26%，生產(chǎn)時(shí)主要在25%至27%之間波動(dòng)，平均值25.9%，偏差較小。礦粉和水泥兩種填料在各盤中設(shè)計(jì)比例分別為2.5%和1.5%，從圖中可以看出礦粉和水泥所占比例生產(chǎn)控制范圍分別為2.4%～2.6%和1.4%～1.7%，其總用量達(dá)到設(shè)計(jì)要求且偏差較小。瀝青用量在各生產(chǎn)盤數(shù)中的質(zhì)量變化小，其生產(chǎn)用量控制較為精確，在3.8%～4.2%之間，平均用量與設(shè)計(jì)用量一致，均為4.0%。

1.2 冷料取樣篩分檢驗(yàn)

在瀝青混合料生產(chǎn)期間，在冷料倉傳送帶端頭取混合好的集料，通過取樣篩分檢驗(yàn)19 mm，9.5 mm，4.75 mm和2.36 mm關(guān)鍵篩孔通過率，檢驗(yàn)所上冷料級配與不含礦粉的目標(biāo)合成級配是否接近，以減少生產(chǎn)時(shí)出現(xiàn)等料溢料問題。表2為揭惠高速LM2標(biāo)試驗(yàn)段冷料篩分結(jié)果與目標(biāo)配合比對比結(jié)果。從表2中可以看到試驗(yàn)段冷料篩分結(jié)果與目標(biāo)配合比相吻合，在19 mm、9.5 mm、4.75 mm和2.36 mm關(guān)鍵篩孔通過率偏差較小，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)配合比上料要求。

表2 試驗(yàn)段冷料篩分結(jié)果與目標(biāo)配合比對比 w/%

1.3 熱料取樣篩分檢驗(yàn)

在生產(chǎn)結(jié)束后將剩余熱料逐倉卸到裝載機(jī)，裝載機(jī)在指定位置卸料后，在料堆上按四分法，且每一分三個(gè)方位取樣，共計(jì)12點(diǎn)取樣后混合均勻，確保取樣的代表性。通過熱料篩分，按生產(chǎn)配合比合成級配，檢驗(yàn)關(guān)鍵篩孔通過率。表3為試驗(yàn)段施工熱料取樣篩分與生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)熱料篩分對比分析結(jié)果，試驗(yàn)段施工熱料取樣篩分結(jié)果表明,各倉熱料級配與生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)時(shí)的熱料篩分結(jié)果基本一致，主要偏差出現(xiàn)在5#倉(3.5～5.5 mm)的4.75 mm通過率較低，但因其在配合比中用量少，對合成級配影響小。

表3 試驗(yàn)段施工熱料取樣篩分與生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)熱料篩分對比分析 w/%

注明：A為生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)熱料篩分；B為試驗(yàn)段施工熱料取樣篩分；C為目標(biāo)合成級配；D為生產(chǎn)合成級配；E為試驗(yàn)段合成級配。

1.4 燃燒篩分檢驗(yàn)

為了保證瀝青混合料燃燒樣品的代表性，瀝青混合料取樣檢測試驗(yàn)應(yīng)統(tǒng)一在瀝青攤鋪機(jī)后方靠中間部位取樣，鏟取已攤鋪未碾壓瀝青混合料不少于3處，取樣后再從螺旋喂料器處取料回填。在施工過程中分別對第8車和18車瀝青混合料取樣進(jìn)行燃燒分析。為保證取樣代表性，選擇取攤鋪機(jī)后方中間位置取樣，不得在料車和瀝青攤鋪機(jī)螺旋喂料器取料。表4為瀝青混合料取樣燃燒結(jié)果與合成級配對比結(jié)果，燃燒篩分結(jié)果與生產(chǎn)合成級配基本一致，在關(guān)鍵篩孔通過率上偏差較小，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

表4 瀝青混合料取樣燃燒結(jié)果與生產(chǎn)合成級配對比 w/%

注明：C為目標(biāo)合成級配；D為生產(chǎn)合成級配；E為試驗(yàn)段合成級配。

2 結(jié) 論

從拌合樓生產(chǎn)配比檢驗(yàn)、冷料取樣篩分、熱料取樣篩分和燃燒篩分等方面綜合分析了揭惠高速公路LM2標(biāo)瀝青下面層試驗(yàn)段生產(chǎn)與施工期間級配波動(dòng)，基于前述檢測數(shù)據(jù)得到以下結(jié)論：

a.瀝青拌和樓對不同規(guī)格集料、填料和瀝青稱取達(dá)到生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)要求，整體控制精度高，特別在瀝青、填料和細(xì)料用量上得到很好的保證。3.5～5.5 mm粒徑集料設(shè)計(jì)用量相對很少，但生產(chǎn)用量控制好，沒有出現(xiàn)較大偏差。22～33 mm粒徑集料有較大波動(dòng)，可進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，優(yōu)化控制集料所占比例。

b.冷料篩分檢驗(yàn)結(jié)果與目標(biāo)配合比相吻合，在19 mm，19 mm，9.5 mm，4.75 mm和2.36 mm關(guān)鍵篩孔通過率偏差較小，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)配合比上料要求。

c.熱料取樣篩分結(jié)果表明各倉熱料級配與生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)時(shí)的熱料篩分結(jié)果基本一致，主要偏差出現(xiàn)在5#倉(3.5～5.5 mm)的4.75 mm通過率較低，但因其在配合比中用量少，對合成級配影響小。

d.燃燒篩分結(jié)果與生產(chǎn)合成級配基本一致，在關(guān)鍵篩孔通過率上偏差較小，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

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