摘 要:论述沥青混凝土配合比设计时综合考虑各方面因素,评价该配合比设计的性能、成本及经济效益。
关键词:沥青混凝土配合比设计综合考虑 评价性能及效益
一、概述
对于沥青混凝土路面来说,沥青混凝土配合比设计相当重要,配合比设计的成功与否直接关系到本路面项目的工程质量和经济效益,所以要对沥青混凝土配合比进行评价,判断该配合比是否符合规范要求,是否因地制宜,是否经济合理。所以有必要建立一套完整的配合比评价体系,防止不合理的沥青混凝土配合比应用于路面施工。
二、本项目的配合比评价体系
1、建立评价小组,由项目经理任组长,项目部各主要负责人参与评价,
2、参与评价的部门及人员主要有项目经理、总工、试验室、工程科、机料科、财务科、施工班组、内场班组、外场班组。
3、评价的主要内容为材料的互配性、材料的特性、本项目的特殊性、可靠度、质量、工艺相配性、成本及效益。
4、各参与部门提出相关意见及改进措施,由试验室进行论述及答辩回复。
5、评价完成后综合汇总,上报公司审核。
三、本项目概况
江西省石吉高速是泉州至南宁国家高速公路江西境内段,路线全长190.719公里,本项目AP2标地处江西省南部,宁都县境内,施工路段为K23+700~K45+200,路线长为21.5公里,按双向四车道设计,路基设计宽度为26米,设计时速为100公里/小时,设计荷载为公路-I级,路面结构为沥青混凝土,其结构类型为20cm级配碎石底基层+15cm水稳下基层+18cm水稳中基层+8cm柔性基层(ATB-25)+7cm沥青下面层(AC-25C)+6cm沥青中面层(AC-20C)+4cm沥青上面层(AC-13C)。现在项目试验室已完成沥青下面层配合比设计。
四、配合比设计是否考虑本项目的特殊性
1、本项目所处江西省南部,春季温和,阴雨连绵;夏季炎热,多台风暴雨;秋季昼夜温差大;冬季天气冷,雨量少。根据公路沥青路面路用性能气候分区,属夏炎热冬温潮湿区,所以沥青混凝土路面要特别注意防水和高温抗车辙性能。
2、沿线山丘较多,路基设计为大多高填方,填料为砂性粘土,该土质较干时强度高,遇水后极易软化,强度极低。
3、本项目所在地的岩石为砂岩,粘附性大部分为3~4级,项目办不同意使用,所以选用80公里外的石灰岩碎石,成本较高。
4、沥青路面采用柔性基层设计,设计四层沥青混凝土。
五、配合比设计是否考虑几点关键因素
1、本项目的环境条件:该项目处在江西省南部,夏天炎热,春季雨量多,并且持续时间长,所以设计配合比是要考虑提高渗水性能和高温抗车辙性能。
2、本地区的交通状况:该地区经济条件差,交通量不大,重车基本上是来往福建的货车,同时考虑交通量的增长率,因此可适当降低路面的可靠度系数,沥青混凝土各项性能基本满足要求就能保证8年不大修。
3、结合本项目的招标文件及施工技术规范的相关技术要求:特别是混合料的级配组成设计,对于夏季高温且持续时间长,重载交通多,应采用粗型密级配沥青混合料,并取较高的设计空隙率。为了确保高温抗车辙性能,同时兼顾低温抗裂性能的需要,级配设计时宜适当减少公称最大粒径附近的粗集料用量,减少0.6mm以下部分细粉的用量,使中等粒径集料较多,形成S型级配曲线,并取中等或偏高的设计空隙率。
4、考虑层位的功能需求:该层设计为沥青下面层,是柔性基层和沥青表面层之间的联结层,起着承载表面层的重载和进一步吸收柔性上基层的反射裂缝,所以配合比设计时考虑提高它的承载能力及抗裂性能,设计空隙率可适当偏大,毕竟上面还有两层密级配沥青混凝土,同时洒布粘层后,表面的渗水性能也起到的很大的提高,基本能封闭空隙,做到不渗水。
5、因材而设:1)本项目采用的沥青碎石为石灰岩,该种碎石为碱性石料,和沥青粘附性能好,碎石密度不高且吸水率低,施工过程中容易密实,但抗压强度不高,碾压过程中容易压碎。2)采用的沥青为普通沥青AH-50,粘稠性强,混合料的搅拌、摊铺、碾压温度要适当提高,比较适合江西南部高温地区。3)充分考虑各档材料的互配性,加工生产的沥青碎石各档料比例基本比较稳定,但沥青碎石使用的部位有三层,且各层都为不同的使用比例,要统计柔性上基层ATB-25的使用比例,预估沥青中面层的各档料使用比例,再综合分析确定该目标配合比设计时各档料的比例,尽量避免出现有的料多有的料少这种情况,给项目施工造成不必要的麻烦和浪费。综合以上三点,目标配合比设计时要充分考虑碎石和沥青的特性,因地制宜,设计经济合理的配合比。
6、结合本项目的实际情况、施工水平和特殊性:综合分析柔性基层ATB-25的施工技术水平、管理能力及质量波动情况等,判断本项目部的设备状况、施工管理水平和施工技术水平都处于中等水平,所以设计配合比时要进行可靠度分析及设计,并适当提高它的可靠度,使路面施工的变异性在一定的可控范围内。
7、充分考虑混合料的施工性能:使沥青混合料容易摊铺和压实,避免出现严重的离析现象。沥青混凝土下面层采用的是AC-25C型,公称最大粒径为26.5mm,规格比较粗,为了提高它的抗离析性能,级配设计时宜适当减少公称最大粒径附近的粗集料用量,减少0.6mm以下部分细粉的用量,使中等粒径集料较多,形成S型级配曲线,提高混合料的嵌挤能力。
8、沥青混凝土的路用性能:使设计的沥青混合料具有较高的承载能力、稳定性、耐久性、高温抗车辙性、低温抗裂性、密水性等。
9、综合考虑成本:1)作为施工企业,在保证质量的前提下,追求的是最大的经济效益。在本项目实施过程中,由于路基交验比原先计划推迟了两个月左右,且断断续续地交验,造成本项目施工不能连续进行,底基层、基层施工工期增加了近七个月,材料、机械及人员等费用相应增加了近700万元,因此要在接下来的沥青混合料上尽一切努力节约成本。2)沥青混合料由96%矿料加4%沥青组成,但在成本组成上沥青约占80%(不计生产、摊铺、碾压成本),在满足技术要求的前提下,要尽量减少沥青用量,这样才能最大限度的降低成本。3)本项目使用的沥青碎石为石灰岩,加工生产时采用了水洗和除尘工艺,生产的0~3mm机制砂比较干净,经砂当量检测,结果都在75%以上,因此拌和楼除尘下来的回收粉也比较干净,经试验检测各项技术指标均符合规范要求,所以也要考虑充分利用,按照沥青路面施工技术规范要求,可利用回收粉,掺加比例为填料的四分之一,既可降低矿粉用量,节约成本,又可减少环境污染。4)要考虑两年质保期内不小修,维修的面积少于万分之一平方,同时保证8年不大修,为企业创造良好的品牌形象。
六、评价该沥青下面层配合比设计的成本:
采用的沥青碎石是在瑞金租用采石场自行加工生产的,经机料科统计确定生产成本为34元/吨,且不分规格大小。普通沥青AH-50由项目办统一提供,单价为5900元/吨,矿粉采用自行加工,成本为90元/吨,水泥到场价为320元/吨,目标配合比设计采用的矿料比例为15~25mm:10~15mm:5~10mm:3~5mm:0~3mm:矿粉:水泥=26%:19%:15%:14%:24%:1%:1%,最佳沥青用量为3.7%,综合计算沥青混合料的材料成本为254.5元/吨。
七、评价该沥青下面层配合比设计的质量:
沥青下面层AC-25C目标配合比设计的各项技术指标均符合招标文件及沥青路面施工技术规范要求(结果详见下表),完全满足沥青下面层的路用性能要求,设计的沥青混合料质量处于规范及招标文件技术要求的中等水平,不会对路面质量造成不良的影响。
八、评价该沥青下面层配合比设计的效益:
1)沥青下面层AC-25C配合比设计采用的沥青用量为3.7%,相比以往同种类型的沥青混合料及项目前期预算而言,沥青用量降低了0.2%,也就是说AC-25C沥青混合料在材料成本上降低了11.8元/吨,对于沥青下面层总量为8万吨沥青混合料来说,在材料成本上就节约了94.4万元,2)掺加了0.5%的回收粉,相当于节约了矿粉总量近400吨,每吨矿粉生产单价为90元,即节约了成本约3.6万元。3)回收粉处理费用预估为每吨5元,计算回收粉处理费用为2000元。综合以上三项共计节约成本约98.2万元,效益相当明显。
九、结语
该沥青混凝土下面层配合比设计时综合考虑了材料的特性、各档料的互配性、施工管理水平、施工技术水平、经济效益、可靠度、规范技术要求和质量等,因此评价该配合比设计比较经济合理、质量可靠,不会影响施工进度及质量要求,是一个设计优良的配合比。
作者介绍:
徐志灵,1978年生,浙江省温岭市人,毕业于武汉理工大学网络教育学院,浙江交通工程建设有限公司项目试验室副主任,浙江省杭州市,314800
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