浅谈彩色沥青混凝土配合比设计与施工质量控制

1、90安徽建筑2008年第4期( 总第161期)浅谈彩色沥青混凝土配合比设计与施工质量控制On the Mix Proportioning and Construction Quality Control of Colored Asphalt Concrete董先明( 合肥市公路桥梁工程有限责任公司, 安徽合肥230041)摘要: 文章以合肥市出城口道路之一合派公路路面改造工程中两侧公交站点彩色沥青混凝土路面施工为例, 简要阐述了彩色沥青混凝土路面的主要性能特点, 并对其配合比设计与施工质量控制技术进行了探讨。关键词: 彩色沥青混凝土; 配合比设计; 施工控制中图分类号: TU528.42文献标

2、识码: B文章编号: 1007- 7359(2008)04- 0090- 03Dong Xianming ( Hefei Road & Bridge Construction Co., Ltd., Hefei230041, China)Abstract: Taking colored asphalt concrete pavement construction at the bus stations along Highway Hefei- Paihe (one of the outlets of Hefei City), this paper expounds main performanc

3、e characteristics of colored asphalt concrete pavement and approaches to the mix proportioning and construction quality control of colored asphalt concrete.Key words: colored asphalt concrete; mix proportioning; construction control1概述彩色沥青混凝土路面的研究与应用可追溯到 20 世纪 50 年代 , 从欧美等国家开始研究 , 这种路面不仅可以与道路周围的建筑艺术

4、更好地协调, 而且还可以起到美化城市和诱导交通的作用。在这方面的探讨, 我国开始于 20 世纪 80 年代初, 但在道路上应用尚少。近几年才作为一种新型的路面铺面技术, 并越来越多的被使用。合肥市路桥公司于 2007 年 5 月在合肥市合派路出城口道路铺设时, 采用彩色沥青混凝土技术。此技术也是安徽省首次采用, 主要是公交车站停靠站和出租车临时停靠站, 设计为 AC- 13C 型彩色沥青混凝土 , 宽度 3m, 厚度 4cm, 本公司采用国内新技术和最好的原材料, 各项技术指标均达到国内先进水平。本文对合派路彩色沥青具体设计和施工总结作介绍。2 彩色沥青混凝土路面技术与性能指标2.1 彩色沥青

5、混凝土路面的定义所谓彩色沥青混凝土路面是指脱色沥青与各种颜色石料、色料和添加剂等材料在特定的温度下混合拌和 , 即可配置成各种彩色的沥青混合料 , 再经过摊铺、碾压而形成具有一定强度和路用性能的彩色沥青混凝土路面。2.2 彩色沥青混合料的技术指标胶结料(彩色沥青)的主要技术指标应达到 GB50092- 96 重交通沥青 AH- 90 的标准 。 即针入度 ( 25) : 4060, 延度( 15) 80, 软化点( 环球法) : 4555 细粒式沥青混合料的马歇尔稳定度 7.5kN, 流值为2040。2.3 彩色沥青混凝土路面主要性能特点具有良好的路用性能 ,在不同的温度和外部环境作用下 ,

6、其高温稳定性、抗水损坏性及耐久性均非常好, 且不出现变形 、沥青膜剥落等现象, 与基层粘结性良好;收稿日期: 2008- 03- 12作者简介: 董先明( 1966- ) , 男, 安徽肥西人, 毕业于东南大学, 工程师。具有色泽鲜艳持久、不褪色、能耐 77的高温和 - 23 的低温, 维护方便;具有较强的吸音功能, 汽车轮胎在马路上高速滚动时,不会因空气压缩产生强大噪音, 同时还能吸收来自外界的其它噪音;有良好的弹性和柔性, 且还能提高防滑性能。3 配合比设计3.1 原材料3.1.1 粗集料选用舒城地区玄武岩 , 经过反击波破碎成的碎石,规格为4.759.5(mm)和 9.513.2(mm)

7、, 集料质地坚硬,针片状含量低。与胶结料粘附性较好 (4 级), 表面粗糙耐磨 (洛杉矶磨耗值为22.4%)。3. 1.2 细集料采用轧制而成的 03(mm),各项指标均符合要求。3.1.3 填料填料采用石灰石磨细矿粉, 外观呈白色, 干燥, 无结块。3. 1.4 颜料此 颜料为氧化铁红 , 经试验确定掺入量为矿料总量的2.5%, PH 值为 57, 此颜料具有感旋光性 , 不褪色 , 不溶于水 , 耐酸性, 具有良好的耐热性。3.1.5 胶结料胶结料采用深圳海川公司的 OP- 70 脱色沥青 , 经检测各项指标均符合要求( 见表 1) 。胶结料技术性能表 1技术指标技术要求实测值针入度(25

8、,5s,100g)(0.1mm)507061.2延度 (5cm/min,15)不小于(cm)100120软化点(环球法)不小于()50553.2 配合比设计3.2.1 确定各矿料的组成比例分别对实际使用的矿料进行常规指标检测和筛分 , 对各指第15卷第4期董先明浅谈彩色沥青混凝土配合比设计与施工质量控制91标符合要求的矿料用计算机计算出各矿料的用量, 使合成矿料级配曲线基本上与要求级配范围的中值线相重合 , 直至满意为止( AC- 13C 型级配关键筛孔 2.36 的通过率40%) 。组配比例为( 9.513.2) 石 : ( 4.759.6) 石 : 石粉 : 矿粉 =35: 8: 53:

9、4 级配曲线(占总矿料质量的 2.5%)见图 1。矿料矿料级配曲线图图 11009080(%)率705060过40通30201001613.29.54.752.361.180.60.30.150.075通过率(%)10098.473.249.837.523.720.113.610.75.2级配中值(%)1009576.5533726.51913.5106级配上限(%)100100856850382820158级配下限(%)1009068382415107543.2.2 确定沥青的最佳油石比用计算机确定的矿料组成和 4%6%油石比范围 , 按 0.5% 间隔变化取 5 个不同的油石比, 每个油石

10、比制备 4 个马歇尔试件。用试验室的小型拌和机, 将沥青与矿质混合料拌和成沥青混合料 , 按要求的击实次数成型马歇尔试件 , 成型温度为 1305, 按 JTJ052- 2000 和 JTG F40- 2004 规定方法 , 测定试件密度 , 并计算空隙率、沥青饱和度、矿料间隙率等物理指标 , 进行体积组成分析及马歇尔试验 , 测定马歇尔稳定度及流值等物理力学性质( 见表 2) 。通过试验确定油石比为 5.0%。沥青混合料试验数据汇总表表 2油石比(%)密度空隙率(%)饱和度(%)流值稳定度(kN)(0.1mm)4.02.3806.457.520.17.64.52.3975.066.127.6

11、8.85.02.4063.973.833.710.75.52.4013.478.145.29.36.02.3923.081.254.28.3最佳 5.02.4083.874.232.010.5针对上述配合比的沥青混合料进行车辙试验, 其动稳定度大于 1380 次 /mm, 满足规范不小于 1000 次 /mm 的要求 , 对沥青混合料抗水损害性能进行试验检测 : 残留稳定度达到 84.1%, 冻融劈裂强度比为 79%, 均能满足规范要求。4 拌和与施工工艺4.1 沥青混合料拌和彩色沥青与普通沥青混合料的拌和基本相似 , 但应注意以下事项:使用旧拌和摊铺设备时,设备要进行全面清洗,清除拌缸和管道

12、内残留黑色沥青;原材料性能应稳定, 使生产目标配合比最大限度接近设计配合比;由于色粉比重大 , 在混合料中具有着色、分散、吸附、稳定及增粘作用 , 添加时应考虑对环境的影响 , 生产前应根据目标配合比计算出每盘混合料色粉的用量 , 用聚乙烯塑料袋装好, 并在拌和中由人工辅助加入;严格控制好级配和温度 , 在石料加热时温度应控制在155160, 结合料加热温度控制在 135左右 , 出料温度在140左右, 彩色沥青混合料应比普通沥青温度稍低一些, 防止结合料老化。4.2 混合料摊铺彩色沥青与普通沥青混合料摊铺各道工艺基本相同;为提高界面粘结力和减少雨水渗入到路面结构 ,摊铺前 , 基层应清扫干净

13、 , 并喷洒乳化沥青 , 其用量为 0.3%0.5%kg/m3;开始摊铺时,根据工期安排,应考虑到混合料的生产、运输、摊铺及碾压能力 , 将摊铺机的工作速度严格控制在2.0m/min2.5m/min 范围, 确保摊铺连续。4.3 混合料压实成型4.3.1 碾压组合方式彩色沥青混合料在压实中同样按照初压、复压及终压三个阶段进行。彩色沥青散热快 , 碾压时应遵循“紧跟、慢压、高频、低幅”的原则, 初压温度应控制 130145, 终压温度不低于 80, 经试验确定以下碾压方式:初压, 先用 8t 的压路机静压 1 遍 , 再用重型压路机振动碾压 2 遍;复压, 用小型压路机对路牙石及喇叭口处等进行有

14、针对性的碾压, 直至压实为止;终压, 由重型压路机再碾压 12 遍, 直至轮迹完全消除,则碾压结束。4.3.2 碾压过程中应注意的细节为防止压路机碾压过程中出现粘料现象, 在压路机水箱中加入适量洗衣粉 , 对钢轮进行适当润滑 , 可以避免其粘料现象 ;为防止彩色沥青面层受污染, 在碾压前应冲洗附着在钢轮上的杂物及沙土, 使之保持清洁, 同时碾压结束, 温度必须降到常温才能开放交通。5 沥青混合料检测针 对我国目前还没有统一的关于彩色沥青路面的验收规范 和标准, 我们参照了上海市政管理局彩色沥青路面面层质量验收标准, 对其进行质量检测。5.1 沥青混合料性能检测在沥青混合料设计配合比与生产配合比

15、验证中 , 沥青混合料级配尤为重要, 因为混合料从拌和楼歇料到现场级配偏差易导致离析现象, 将直接影响到沥青混凝土路面的压实度等一系列指标。从现场和拌和楼随即取样进行抽提试验, 其 4.73mm、2.36mm、0.075mm 筛孔偏差为 - 3%、-3%、-1%, 级配曲线全部满足规范要求。采用与目标相同的成型方式成型试件, 检测其马歇尔稳定度为 10.4kN, 检测其残留稳定度为 84.7%, 冻融劈裂强度比为 81.3%,均能满足规范要求。5.2 沥青混合料压实度检测通过取芯法对现场压实度进行检测 , 其压实度平均值为 98.2%, 变异系数为 0.86%, 说明机械组合及压实工艺均能达到

16、理想效果。( 下转第 94 页)94新材料、新工艺研究与应用2008年8月止混凝土产生收缩裂缝和温度裂缝, 以及保证水泥能够完全水化 , 水灰比也不能过小, 试验证明不能小于 0.35, 水灰比控制在 0.38 左右最经济。因 此 , 前述单独使用单位水泥用量提高抗折强度时 , 如果不同时降低水灰比 , 则效果有限 ; 只有同时采用增大单位水泥用 量和降低水灰比两条措施 , 才能使抗折强度有较明显的提高。2.3 单位用水量的影响当水泥用量一定的情况下, 增大单位用水量相当于增大了水灰比引起强度下降, 当单位用水量过大会造成严重泌水和离析现象。一般而言, 单位用水量对抗折强度及抗磨性的影响要大于

17、水灰比和单位水泥用量。公路水泥混凝土路面施工技术规范规定, 对于路面碎石混凝土, 滑模摊铺时最大用水量不大于 160kg/m3, 轨道摊铺机摊铺时不大于 156kg/m3, 小型机具摊铺时不大于 150kg/m3。2.4 砂率砂率的大小对混凝土拌合物工作性影响很大, 进而影响抗折强度。笔者研究发现, 抗折强度随砂率增大, 呈先增后减的变化 趋势, 说明有一个最佳砂率值 , 且水灰比由 0.40 变至 0.50 时, 最佳砂率值也由 32%变至 34%。抗折强度随砂率的增大为什么会有先增后减的变化, 笔者分析认为有以下原因。当砂率较小时(如 28%30%), 混凝土拌合物缺浆 , 粗集料间的空隙

18、得不到浆体的有效填充 , 内部空隙较多 , 故抗折强度低。当砂率过高时(如 36%) , 对混凝土抗折强度至少有 3 个方面的副作用: 第一, 细集料总表面积过分增加, 需要的润湿水分增大, 而在一定单位用水量情况下, 浆体过于干涩粘稠, 流动性显著降低 , 和易性极差 , 不易振实 , 混凝土成型后 , 在内部形成 许多蜂窝和空洞 , 影响抗折强度 ; 第二 , 细集料表面积增加 ,需要包裹其表面的水泥浆量增加, 而对于高水灰比(如 0.50)、低水泥用量的混凝土来说, 水泥浆量显得不足, 粘结力下降, 抗折强度降低; 第三, 由于细集料的增多, 混凝土中级配良好的粗集料含量相对减少, 从而

19、破坏了混凝土内粗集料之间交错有致的机械咬合状态, 造成抗折强度下降。当然 , 随着石子品种粒径和砂子粗细的不同 , 最佳砂率值也有相应变化。对于水灰比一般变动于 0.400.50 之间, 用中砂配制的道路混凝土来说, 碎石混凝土取 32%34%砂率为宜, 卵石混凝土相应减少 2%3%的砂率。2.5 含气量含气量的影响主要包括两方面内容。随含气量增加 , 混凝土的工作性提高 , 振动粘度系数降低 , 便于振捣 , 易于密实 , 混凝土结合料分布均匀 , 有利于提高混凝土面板的密度, 对提高混凝土的抗折强度是有利的。随着含气量增大, 混凝土抗折强度先增大, 然后再减小,这 是因为含气量增加到一定程

20、度 , 混凝土的变轻 , 密度反而减少, 使强度降低。试验表明, 当含气量控制在 3%6%之间时, 抗折强度可提高 10%15%, 在不提高水泥用量的条件下, 抗折强度提高到上述幅度是十分难得的。3 结束语通 过上述可以看出 , 合理选用原材料 , 慎重确定配合比参数 , 科学设计配合比, 是改善道路混凝土性能, 提高其抗弯拉强度的内在保证因素。当然, 施工过程中的质量管理同样重要, 不能 顾此失彼 , 要综合考虑各种影响因素 , 在保证混凝土质量的前提下, 力求经济合理。参考文献 1 JTG D- 2002, 公路水泥混凝土路面设计规范S.北京: 人民交通出版社, 2002. 2 JTGF30- 2003, 公路水泥混凝土路面施工技术规范S.北京 : 人民交通出版社, 2003. 3黄晓明.水泥路面设计M.北京: 人民交通出版社, 2003. 4 徐培华, 王安玲.公路工程混合料配合比设计与试验技术手册M.北京: 人民交通出版社, 2001. 5严家伋.道路建筑材料(第三版)M.北京: 人民交通出版社, 1995.!( 上接第 91 页)5.3 沥青混合料温度控