沥青混凝土配合比设计后矿料级配调整分析.pdf

第 4 5卷 第 1 1期 2 0 l 4 年 6 月 人 民 长 江 Ya n g t z e Ri v e r Vo I _ 45 No 1 1 J u n e， 2 0 1 4 文章编号 ： 1 0 0 1 4 1 7 9 ( 2 0 1 4 ) 1 1 0 0 6 8 0 3 沥青混凝土配合 比设计后矿料级配调整分析 慈 军 ( 新疆农 业大 学 水利 与土 木工程学院， 新疆 乌鲁木齐 8 3 0 0 5 2 ) 摘要 ：针对矿料 级配变化会影响沥青混凝土稳定性的 问题 ， 以某碾压式沥青混凝土心墙 坝所用人 工破 碎料 为 研 究对 象， 分别对委托 送检 矿料 、 现场取样矿料 以及拌和机 热分后 的矿料进 行筛分 ， 并进行矿料级 配拟合调 整 及马歇 尔稳定性试验 。分析认为 ， 由于所选送检试样的代表性 、 现 场矿料稳 定性 可能存在 偏差 ， 以及在拌和机 中矿料经热风过滤导致部分矿粉被吸 失等原 因， 往往使检测 出的矿料级 配各不相 同， 有 些情 况下甚 至差异很 大。但是只要 以设计配合 比为基准 ， 适 当调整各矿料的组成 比例 ， 使调 整后的矿料 级配 曲线 与理论设计 曲线 相拟合 ， 则所配制 出的沥青混凝土的马歇 尔稳定性差异不 大， 并且能够满足 工程上设计要 求。 关键词 ： 矿料级配 ； 碾压 式沥青 混凝 土；配合 比设计 ；马歇 尔稳 定性 中图法分类号 ： T V 4 3 1 文献标志码 ： A 在水工沥青混凝土配合 比设计 中， 需要合理确定 沥青用 量及 矿质 材料 的级 配 组 成 ， 而 矿 质材 料 的级 配 组成相对于沥青材料 的用量而言， 在沥青混凝土配合 比设计 中更为关键。矿料级配通常是指粗骨料 、 细 骨料、 填料按适当的比例配合后的合成级配， 矿料级配 的组成直接决定 了沥青混合料的结构形式及所组成的 沥青混 凝 土性质 。笔 者通 过某碾 压 式沥青 混凝 土心 墙 坝配合 比设计及在现场沥青混凝土 的试配过程 中发 现 ， 矿 料级 配跟 待检矿 料 的来源 有一 定关 系 ， 如在实 验 室检测出的由工程委托方取样送检 的矿料( 以下称矿 料 1 ) 级 配与 在施 工现 场取样 检测 的矿 料 ( 以下 称矿 料 2 ) 级 配 以及 从 拌 和机 中 经 热 分后 取 样 检 测 出 的矿 料 ( 以下 称矿 料 3 ) 级 配均 不 相 同 ， 这 就 需 根 据各 矿 料 实 际检测 出的级配 情 况及 时 进 行 调 整 ， 使 调 整 后 的矿 料 级配 曲线 与理论 设 计 曲线 相 拟 合 ， 满 足 各 级 矿料 有 效 的相互 填 充 ， 以保证 无 论是 在 室 内还 是 在 施 工现 场 配 制 出的沥青 混凝 土 既满 足 工 程 技 术要 求 ， 又具 有 较 好 的施工 和 易性 。 1 配合 比设计指标 本次研究对象为新疆 四道沟水库碾压式沥青混凝 土心墙坝 。依据 土石坝沥青混凝土面板和心墙设计 规 范( S L 5 0 12 0 1 0 ) ， 经 过 正 交 设 计试 验分 析 ， 选 定沥青混凝 土设计 配合 比如下 ： 矿 料最大粒径 为 l 9 m m， 矿 粉级 配指 数 为 0 3 8 ， 填料 用 量 为 1 1 ， 沥 青 用 量( 油石 比) 为 6 6 ， 粗细集料及填料 ( 矿粉) 全部采 用 石灰岩 人 工破碎 料 。 2 试验研究 2 1 矿料分级及筛分 结果 通 过筛 分试验 ， 将 矿料 1 、 矿料 2及 矿 料 3的颗 粒 分 为 5级 ： 9 51 9 0 mm， 4 7 5 9 5 mm， 2 3 6 4 7 5 mm， 0 0 7 5 2 3 6 m m 及小 于 0 0 7 5 m m。 矿 料 1 、 矿 料 2及 矿料 3的筛分 结果 分别 如表 1 3所列 ， 沥青混凝 土 的各级 矿料 配合 比如表 4所列 。 2 2矿料级配分析 由表 1 3可 以看 出 ， 矿 料 1与矿 料 2的级 配情 况 以及矿 料 3的级 配情 况各不 相 同 ， 甚 至差 异较 大 ， 造 成 这 种差 异 的原 因主要 有 以下几 个方 面 。 ( 1 )针 对矿 料 1 而 言 ， 取 样人 员取 料 的方法 ( 是否 采用 四分法取料 ) 、 取料 的位置 ( 是 否在堆料 场 的底 部 、 中部 、 上部及 内部 有 代 表性 的取 料 ) 以及 取料 数 量 的 多 少 ( 至 少 须 满 足试 验 规 范 规 定 取 料 数 量 的 最 低 收稿 日期 ： 2 0 1 4一 O 1 2 7 作者简介 ： 慈 军， 男， 讲师， 硕士 ， 主要从 事建筑材料方面的教学与科研工作。Em a i l ： c j 2 1 1 2 1 5 1 6 3 t o m 第 1 1期 慈 军： 沥青混凝土 配合比设计后矿料级 配调整分 析 6 9 表 1 矿料 1筛分结果 表 2矿 料 2筛 分 结 果 表 3矿料 3筛分结果 要求 ) ， 都直接决定 了所 取矿料 是否具有代 表性。通 常在初步确定沥青混凝土最优配合 比时， 就是根据表 1中 的矿 料筛 分 结 果 进 行 正 交 设 计 分 析 ， 通 过 马 歇 尔 试验最终确定出稳定度和流值均符合设计要求的最优 配合 比方案 。 由此 可见 ，从 施 工现 场委 托 到实验 室 检 表 4 沥青混凝土各级矿料配合 比 验的矿料一定要有代表性 ， 这样才能得到符合现场情 况 的配合 比设 计方 案 。 ( 2 )施工现场的各级矿料在加工制备过程 中的稳 定性对沥青混凝土的各方面性能也有很大影响 ， 因此 ， 应根据现场矿料的级配实时进 行调整 ， 使调整后的矿 料级 配 曲线尽 可 能与 理论矿 料级 配 曲线相 拟合 。从表 列结 果发 现 ， 矿料 2级 配与 矿料 1 级 配不一 样 ， 所 表现 出的突 出 问题 是 ： 9 51 9 m m 粒 径 中大 于 1 9 m m 的颗粒含量偏 多， 达到 1 0 ； 在 0 0 7 52 3 6 m m 粒径 范 围 的 细 骨 料 中颗 粒 粒 径 小 于 0 0 7 5 m m 矿 粉 ( 石粉) 含量太多 ， 达到 3 2 4 。这应 当在矿料生产过 程 中加强 控 制 ， 保 证矿 料级 配 的稳 定 性 。 同时 ， 从 表 2 中也可 以看 出 ， 由于矿 料 2细 骨 料 中的矿 粉 含 量 已经 达 到 了 3 2 4 ， 比 在 矿 料 1细 骨 料 中 的 矿 粉 含 量 ( 1 4 5 ) 超出了 1 倍 多， 也 即此时细骨料 中所带人的 石粉已达到填料的设计用量， 无需另加填料。再次 ， 在 沥青混凝 土拌和机中， 各级矿料首先都要经过一个预 热 的环 节 ， 矿料 只有 预 热 到规 定 的温 度后 才 能 与 沥青 进 行拌 和 。预热 的过 程 是 ， 先 在 拌 和 机 中 吹入 热 媒加 热 ， 随即产生的热风在经过各级矿料时会将各级矿料 中 的 矿 粉 ， 尤 其 是 含 矿 粉 较 多 的 细 骨 料 中部 分 矿 粉 ( 颗粒粒 径 小 于 0 0 7 5 m m) 带 出 拌 和 机 并 从 烟 道 排 出。因此在实际拌和过程 中， 应考虑到拌入填料时还 会有部分填料被风吸失 ， 需另加补损失的矿粉 ， 以此时 各级骨料的级配为依据来合成矿料级配 ， 这样才更符 合 生产 实 际 。 2 3马歇 尔试 验分析 为 了验证 上述 3种 情况 下不 同矿 料级 配对 沥青混 凝 土稳定 性 的影 响 ， 现 针 对 矿 料 1 、 矿 料 2以及 矿 料 3 的筛分结果分别进行矿料级配拟合 ， 按照马歇尔试件 成 型方 法制 备试 件 并 开展 沥 青 混凝 土 稳 定 性试 验 ， 测定试件的密度 、 孔隙率及试件在 4 0 和 6 0 时的马 歇 尔稳 定度 和流 值 ， 经整理 后 的试验 结果 见表 5 。 由表 1 3矿料级配拟合结果可见， 上述 3种情况 下各级矿料经组成比例调整后与设计配 比拟合程度较 好 。由表 5所列试 验 结果 可见 ， 矿 料 1 、 矿 料 2和 矿料 3分别按设计配合 比配制的沥青混凝土的技术性能很 接近。换言之 ， 只要准确执行设计配合比， 即使矿料级 配 发生 一定 的变化 ， 但通 过 及 时 地调 整 矿 料 的组 成 比 7 0 人 民 长 江 2 0 1 4丘 例 ， 使其与设计的矿料配 比相拟合 ， 这样是可 以配制出 满足技术要求且性能稳定 的沥青混凝土来的。 表 5各级矿料马歇尔稳定度及流值试验 结果 3结 论 ( 1 )现 场 各 级 矿 料 在 取 样 时应 具 有 一 定 的代 表 性 ， 以便正确指导沥青混凝土配合 比设计 ， 选择出符合 工程要求的设计方案。 ( 2 )填充料用量的多少会直接影响沥青混凝土的 稳 定度 和流值 ， 对沥 青 混 凝 土 的 其 它力 学 及 变 形 性 能 也会 有影 响 ， 因此 ， 矿料 级配 调整 中填 料用 量 的调整 也 是一个关键技术指标。 ( 3 )不可忽视在拌和机 中经过预热后的各级矿料 的级 配 变化 ， 及 时调 整好 细 骨 料 中经 热 风 部 分 吸 失后 剩余矿粉的含量与所需添加矿粉的数量关系。 ( 4 )各矿料的级配及用量对沥青混凝土的稳定性 都会有一定的影响 ， 在沥青混凝土拌和时， 应实时监测 现场矿料的级配变化情况 ， 并作 出及时调整 ， 这样才能 保证沥青混凝土配合 比， 也能更好更准确地指导工程 施工 。 参 考文 献 ： 1 丁朴荣 水工沥青混凝 土材料 选择 与配合 比设计 M 北京 ： 水利 水 电 出版 社 ， 1 9 9 0 2 张怀生 水工沥青混凝 土 M 北京 ： 中国水利水 电出版社 ， 2 0 0 5 3 吕伟民 沥青混合 料设计 原理 与方 法 M 上海 ： 同济 大 学 出版 社 。 2 0 0 1 4 中华人 民共和国水利行 业标准 S L S O I一2 0 1 0土石 坝沥青 混凝土 面板 和心墙设计规 范 S 北京 ： 中国水利水电 出版社 ， 2 0 1 1 5 祁世 京 土石坝碾压式 沥青混凝土心墙施工技术 M 北京： 中国 水 利 水 电 出 版 2 0 01 6 中华人民共和国电力行 业标 准 DL T 5 3 6 22 0 0 6 水工 沥青混凝 土试验规 程 S 北京 ： 中国电力 出版社 ， 2 0 0 6 ( 编辑 ： 胡旭 东 ) Ap p l i c a t i o n o f mi n e r a l a g g r e g a t e g r a d a t i o n a d j u s t me n t i n m i x p r o po r t i o n d e s i g n o f a s p ha l t c o nc r e t e CI J u n ( H y d r a u l i c a n d C i v i l E n g i n e e r i n g C o l l e g e ， X i a n g A g r i c u l t u r e U n i v e r s i t y ， U r u mq i 8 3 0 0 5 2 ， C h i n a ) Abs t r ac t： I n v i e w o f t he p r o b l e m t h a t t h e c ha n g e s o f mi n e r a l a g g r e g a t e g r a da t i o n u s u a l l y a f f e c t s s t a b i l i t y o f a s p ha l t c o n c r e t e， t h e mi n e r a l g r a d a t i o n a d j u s t me n t a n d Ma r s h a l l s t a b i l i t y e x p e r i me n t s a r e c a r r i e d o u t f o r t h r e e t y p e s o f mi n e r a l s a mp l e s t h a t a r e f r o m a r o l l e r c o mp a c t e d a s p h a l t c o n c r e t e p r o j e c t ， n a me l y t h e c o mmi s s i o n e x a mi n a t i o n s p e c i me n， f i e l d s a mp l i n g s p e c i me n a n d t h e s p e c i me n t hr o u g h p r e h e a t i n g s e pe a r t i n g t r e a t me nt I t c a n be c o n c l ud e d t ha t t he mi n e r a l a g g r e g a t e g r a d a t i o n ma y be di f f e r e n t f o r t he r e a s o n s s uc h a s t h e r e pr e s e n t a t i v e n e s s o f t he s pe c i me n，t he p o s s i bl e de v i a t e d s t a bi l i t y o f mi ne r a l a g g r eg a t e s ，t h e mi ne r a l p o wd e r l o s s i n d uc e d b y mi ne r a l f i l t r a t i o n i n h o t a i r o f mi x i ng ma c hi n e e t c Ho we v e r ，i f we t a ke t he de s i g ne d mi x p r o p o r t i o n a s a ba s i s a n d a d j u s t t h e c o mp o s i t i o n o f mi n e r a l a g g r e g a t e mo d e r a t e l y，ma k i n g t h e a d a p t e d a g g r e g a t e g r a d a t i o n c u r v e f i t t h e d e s i g n c u r v e ， t h e n t h e pr e pa r e d a s ph a l t c o n c r e t e wo ul d h a v e t h e s a me Ma r s h a l l s t a b i l i t y wi t h t he d e s i g n e d o n e Ke y wo r ds： mi n e r a l a g g r e g a t e g r a d a t i o n；r o l l e r c o mp a c t e d a s p ha h c o n c r e t e；mi x p r o p o rti o n d e s i g n；Ma r s ha l l s t a bi l i t y 简 讯 张 建 云 院 士 为 长 江 委 领 导 干 部 t l z 科 技 讲 座 2 0 1 4年 5月 1 9 日， 长 江委 举 办 2 0 1 4年 领 导 干部 科技 讲 座。 中国工程院院士、 南京水 利科 学研 究院院 长张建云 应邀作 题为 关于水 生态 文明建设 的认 识和 思考 讲座 。委领 导刘雅 鸣 、 陈飞、 魏 山忠 、 陈晓 军 出席 讲座 。委 副 主任 杨 淳 主持 了讲 座 。 张建 云院士结合十八大对水 生态文 明建设提 出的要 求 ， 以 |， 】 及长 江流域水 生态文明保护面临 的挑 战和 应对方 法， 阐述 了水 生态文明建设 的重要意义及水生 态文 明建 设 的内涵 ， 分析 了当 前水生态文明建设 的主要任务 ， 探讨 了水生 态文 明建 设 的关键 问题及 思路 ， 并提 出 了水 生态文明建 设的具体建议。 杨淳代表在场 听课 的领 导干部 对 张 院士精 彩 的讲 座表 示 感 谢 。 ( 长 江)