CN106777892A - 一种钢渣沥青混合料矿料级配设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢渣沥青混合料矿料级配设计方法。该方法采用体积百分率作为矿料级配范围的控制指标，通过调整各组成成分的体积百分比控制合成级配曲线，然后将各组成成分的体积百分比换算成质量百分比进行马歇尔试验，从而保证马歇尔实验中矿料的堆积密实度更加真实地反映级配曲线所对应的矿料堆积情况，避免盲目调整各组成材料的比例和反复进行试验，从而避免影响实验进度。

Description

一种钢渣沥青混合料矿料级配设计方法

技术领域

本发明涉及公路工程建设领域，特别涉及一种钢渣沥青混合料矿料级配设计方法。

背景技术

沥青混合料矿料级配设计的目的是选配一个具有足够密实度并且有较高内摩阻力的矿质混合料，当前沥青混合料矿料级配设计方法主要根据JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》按下列步骤进行：

（1）根据公路等级、气候及交通条件等选择混合料类型和矿料最大粒径；

（2）沥青混合料类型和所述矿料最大粒径，确定矿料级配范围，其中各筛孔矿料通过率用质量百分率表示，即该级配范围用质量百分率表示。

根据粗、细集料和矿粉筛分试验结果，采用图解法，绘制合成级配曲线，并调整各组成材料所占的质量比使得合成级配曲线在第2步确定的级配范围内，控制合成级配曲线，尤其是0.075、2.36和4.75mm筛孔的通过量尽量接近设计级配中限，确定各组成材料所占的质量比。

（3）根据各组成材料的质量比进行马歇尔试验，若试验结果不满足规范要求，可根据马歇尔试验结果，在保证合成矿料级配不超出级配范围的前提下，重新调成各组成材料的质量比，再进行马歇尔试验，直至试验结果满足要求。

沥青混合料矿料级配设计的目的是选配一个具有足够密实度并且有较高内摩阻力的矿质混合料，其基本原理是粗颗粒充当骨架结构，细颗粒填充在骨架结构的空隙中，剩下的空隙则由更细的颗粒填充，通过逐级填充从而达到密实的目的，因此在矿料级配中，实际上用体积百分比来表征各组成材料的在矿料体系中所占的比例更能体现矿料真实的填充情况和密实程度。

普通沥青混合料一般粗集料为玄武岩或辉绿岩，细集料采用石灰石，矿粉由石灰石粉磨制而成，各组成的毛体积相对密度基本集中在2.8g/cm³左右，相互间差异很小，各组成材料的质量百分比与体积百分比基本一致，在矿料级配曲线不变的情况下，采用质量百分率来调整合成级配曲线所达到的密实程度与采用体积百分率所达到密实程度基本一致，因此以上矿料级配设计方法在对传统的沥青混合料具有较好的适应性。

钢渣作为沥青混凝土用集料，具有明显的力学性能优势，而且经济效益和环境效益显著，目前已成功应用与公路工程建设中。但是，由于钢渣与普通沥青混合料用玄武岩或辉绿岩相比，其毛体积相对密度大20%左右，因此在钢渣沥青混合料中，钢渣集料与其它组成成分的毛体积相对密度存在20%左右的差异，此时各组成材料的质量百分比和体积百分比存在较大偏差，此时采用传统的质量百分率来设计矿料级配时，虽然能绘制出合适的级配曲线，但此时各组成材料的体积比并不能真实反映级配曲线所对应的矿料堆积情况。若此时仍采用该质量百分比来进行马歇尔试验，会造成沥青混合料中细颗粒偏多，粗颗粒偏少，最终导致马歇尔试验结果不合格，往往需要经过多次重复调整各组成材料质量比，才能获得合适的钢渣沥青混合料矿料级配，影响实验进度。例如：

对于普通沥青混合料采用传统的质量百分率作为控制指标进行矿料级配设计时，即1、2号料采用玄武岩，3、4号料及矿粉采用石灰石，此时矿质混合料中各组成成分的质量比和体积比的差异控在0.5%以内，基本无差异，见表1。对于钢渣沥青混合料，由于钢渣与其它成分的毛体积相对密度存在较大差异，因此若继续采用普通沥青混合料的矿料级配设计方法，此时矿质混合料中各组成成分的质量比和体积比的差异非常明显，而且占比越大差异越大，最大差异接近3%，此时的矿料堆积密实度无法真实反映级配曲线所对应的矿料堆积情况，影响马歇尔试验结果，从而需要反复调节各组成材料的质量比，多次进行马歇尔试验，才能获得合适的试验结果。

表1普通沥青混合料矿料级配

表2 钢渣沥青混合料矿料级配

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种钢渣沥青混合料矿料级配设计方法。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种钢渣沥青混合料矿料级配设计方法，所述方法包括：根据设计要求确定所述钢渣沥青混合料类型和所述矿料的最大粒径；根据所述钢渣沥青混合料类型和所述矿料最大粒径设计矿料级配范围，该级配范围采用体积百分率表示；根据粗、细集料和矿粉的筛分结果和矿料级配范围采用图解法调整各组成材料的体积百分比，绘制合成级配曲线；将各组成材料的体积百分比换算成质量百分比进行马歇尔试验。

进一步地，所述方法还包括：所述合成级配曲线尽量接近设计矿料级配范围的中限，尤其应使0.075、2.36和4.75mm筛孔的通过量尽量接近设计级配范围中限。

更进一步地，所述方法还包括：根据所述马歇尔试验的结果，在设计矿料级配范围内调整各组成材料的体积百分比，并将调整后的所述体积百分比换算成质量百分比进行马歇尔试验，直至各项指标符合要求。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明实施例提供了钢渣沥青混合料矿料级配设计方法，该方法采用体积百分率作为矿料级配范围的控制指标，通过调整各组成成分的体积百分比控制合成级配曲线，然后将各组成成分的体积百分比换算成质量百分比进行马歇尔试验，从而保证马歇尔实验中矿料的堆积密实度更加真实地反映级配曲线所对应的矿料堆积情况，避免盲目调整各组成材料的比例和反复进行试验，从而避免影响实验进度。

附图说明

图1 AC-13C型钢渣沥青混合料合成级配曲线

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明作进一步地详细描述。

步骤1：根据设计文件要求确定钢渣沥青混合料为密级配类型，矿料最大粒径为13.2，用AC-13C表示。

步骤2：确定矿料级配范围。传统矿料级配设计方法中，矿料级配范围用质量百分率表示，本发明采用体积百分率表示。

具体地，采用传统方法确定的矿料级配范围见表3，采用本发明所述方法确定的矿料级配范围见表4。

表 3 传统方法确定的矿料级配范围

表4 本发明确定的矿料级配范围

步骤3：根据粗、细集料和矿粉的筛分结果和矿料级配范围采用图解法调整各组成材料的体积百分比，绘制合成级配曲线。合成级配曲线的绘制按照尽量接近设计矿料级配范围的中限，尤其应使0.075、2.36和4.75mm筛孔的通过量尽量接近设计级配范围中限的原则进行。矿料合成级配组成见表5，合成级配曲线见图1。通过合成级配曲线，初选钢渣沥青混合料中各矿料组合成体积百分比为：1号料：2号料：3号料：4号料：矿粉=26%：34%：10%：25%：5%。

表5 矿料级配组成

步骤4：根据各矿料组成成分的毛体积密度，将各组成材料的体积百分比换算成质量百分比进行马歇尔试验。换算后的质量百分比为：1号料：2号料：3号料：4号料：矿粉=28.11%：36.00%：8.96%：22.44%：4.49%，具体见表6，经过初次级配设计的马歇尔试验结果见表7。

表6 马歇尔试验用各组成材料质量比

表7 初次级配设计的马歇尔试验结果

步骤5：根据马歇尔试验结果，在级配范围内重新调整各组成材料的体积百分比再次进行级配设计，并将调整后的体积百分比换成质量百分比进行马歇尔试验。调整后的各组成材料的体积比和质量比见表8，马歇尔试验结果见表9，各项性能均满足要求。

表 8 调整后的各组成材料的体积比和质量比

表 9 马歇尔试验结果

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种钢渣沥青混合料矿料级配设计方法，其特征在于，所述方法为：根据设计要求确定所述钢渣沥青混合料类型和所述矿料的最大粒径；根据所述钢渣沥青混合料类型和所述矿料最大粒径设计矿料级配范围，该级配范围采用体积百分率表示；根据粗、细集料和矿粉的筛分结果和矿料级配范围采用图解法调整各组成材料的体积百分比，绘制合成级配曲线；将各组成材料的体积百分比换算成质量百分比进行马歇尔试验。

2.根据权利要求1所述矿料级配设计方法，其特征在于，所述方法还包括：所述合成级配曲线尽量接近设计矿料级配范围的中限,使0.075、2.36和4.75mm筛孔的通过量尽量接近设计级配范围中限。

3.根据权利要求1所述矿料级配设计方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述马歇尔试验的结果，在设计矿料级配范围内调整各组成材料的体积百分比，并将调整后的所述体积百分比换算成质量百分比进行马歇尔试验，直至各项指标符合要求。