发表时间：2018-12-27T10:16:09.857Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第28期作者：刘积军
[导读] 浇注式沥青混合料是指在高温下拌和，依靠混合料自身的流动性摊铺成型无须碾压的一种高沥青含量与高矿粉含量且空隙率小于1%的沥青混合料。 山东省路桥集团有限公司山东济南 250021
摘要：本文主要阐述浇注式沥青混凝土的发展过程及其配合比设计过程中的设计重点、难点。
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1、浇注式沥青混凝土发展过程
浇注式沥青混合料是指在高温下拌和，依靠混合料自身的流动性摊铺成型无须碾压的一种高沥青含量与高矿粉含量且空隙率小于1%的沥青混合料。德国于1917年开始研发浇注式沥青混凝土，并将浇注式沥青混凝土大量应用于建筑物防水层和铺装工程中，在德国应用广泛。德国的浇注式沥青混凝土级配分为三个等级，细级配多半应用于室内防水层或屋顶防水层，中间级配多应用于屋外停车场等，粗级配则应用于摩擦层或其它表面需求较粗糙的地方，像高速公路路面以及大跨径桥面铺装。日本对正交异性钢桥 面铺装的研究始于二十世纪50年代初，而其对浇注式沥青混凝土铺装的研究则始于50年代中期，1956年日本自德国引进Guss asphalt，开始研究将其应用于钢桥面铺装工程中。我国浇注式沥青铺装应用始于1997年江阴长江大桥和香港青马大桥，采用英国单层MA浇注式沥青铺装结构。在江阴大桥通车后不久，铺装表面即产生纵向裂缝和车辙病害。江阴大桥铺装早期病害除了高温重载的影响外，我国早期对钢桥面铺装的认识不深也是一个原因。2002年引入了以德国技术为主的GA浇注式沥青铺装结构，采用聚合物改性沥青进行浇注式沥青混合料施工，并根据国内铺装使用情况，采用了GA+SMA的铺装结构形式，成功应用于安庆长江大桥、黄河胜利大桥、重庆朝天门大桥等。2008年南京四桥引入了以日本技术为主的GA浇注式沥青铺装结构，采用直馏沥青+TLA进行浇注式沥青混合料施工，同时期建设的泰州大桥也采用了该GA浇注式沥青类型，均获得了成功的应用。2009年港珠澳大桥在英国单层MA浇注式沥青铺装的基础上，根据我国钢桥面铺装研究经验与使用特点，采用GMA 浇注式沥青铺装结构，即使用GA的生产工艺来进行MA的生产，并成功应用于港珠澳大桥。
2、浇注式沥青混凝土配合比设计
浇注式沥青混合料配合比设计应通过目标配合比设计、生产配合比设计及生产配合比验证三个阶段，确定沥青混合料的材料品种、矿料级配、最佳沥青用量。浇注式沥青混合料配合比设计过程不同于一般的沥青混合料，其设计主要指标是刘埃尔流动度和贯入度，然后辅以动稳定度和低温弯曲试验结果进行验证，最终确定浇注式沥青混合料的级配及其油石比。 原材料性能是影响混合料性能的一个重要因素，试验开展前期应进行原材料比选，包括集料、矿粉、沥青等。
集料是混合料的重要组成部分，它对沥青混合料性能的影响很大，浇注式沥青混合料为悬浮密实结构，沥青用量较大，采用性能更好的集料能够有效的提高浇注式沥青混合料的各项性能，因此有必要对集料的关键指标进行研究。粗集料应采用石质坚硬、清洁、耐磨的碎石，粒径大于2.36mm。细集料应采用坚硬、清洁、不含泥块、垃圾及有害物质成分的天然砂、人工砂或者两者的合成混合砂，并且有适当的颗粒级配。集料试验研究主要包括以下几个方面：表观相对密度、吸水率、水洗法＜0.075mm颗粒含量、洛杉矶磨耗值、粘附性、针片状含量、坚固性、软弱颗粒含量、粗集料压碎值及高温压碎值、细集料砂当量、亚甲蓝值、棱角性等试验项目。待所选材料性能最优化并确定材料性能后，根据试验得出的筛分结果进行混合料级配优化，且同时考虑骨料间隙率。骨料间隙率越大，说明集料颗粒之间的摩擦系数越大，设计的混合料具有更好的综合性能。
浇注式沥青混合料中沥青用量超过8%，沥青用量相比于普通沥青混合料要大，混合料性能受沥青影响也较大，因此直馏硬质沥青、湖沥青的性能也是影响混合料性能的一个关键因素。直馏20～40号沥青与湖沥青TLA应按照现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》的规定从准备使用的沥青罐中选取代表性样品。经试验各项指标符合规范规定的技术要求后才能使用。
浇注式沥青混合料中矿粉用量超过20%，影响浇注式沥青混合料性能的一个关键因素。通过对多种矿粉进行比选研究，优选出最合适的矿粉。矿粉除开展常规检测的指标外，还需要对矿粉的流动度进行检测。矿粉流动性试验要求矿粉的流动值变化斜率在1.0以上，流动值在35%以下。
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库房管理流程在级配设计阶段，宜在工程设计级配范围内设计3组粗细不同的配比，分别位于工程设计级配范围的上方、中值及下方，以2.36mm通过率为级配控制点配制粗、中、细三个级配。并且采用矿料间隙率试验作为浇注式沥青混合料所采用沥青胶结材料的下限的参考值。
浇注式沥青混合料的拌合不同于一般沥青混合料，需要一个熬制的过程。为了充分模拟浇注式沥青混合料的现场高温熬制过程，采用室内浇注式高温拌锅模拟现场拌和。将矿料加热至240℃，加热时间5～6小时；转速设定为5～6rad/min；拌合时间设定为70～90min。浇注式沥青混合料拌合时间达到70min后，拌合温度超过240℃就可以出料，进行下一步混合料性能试验。
浇注式沥青混合料是通过流动度来形成致密的不透水的沥青层。刘埃尔流动度试验就是评价浇注式沥青混合料流动性的和易性能，用于配合比设计和施工现场混合料性能检验。流动性试验指995g标准铜锤沉入浇筑式沥青混合料5cm所需的时间。通过对拌和后出料的浇注式沥青混合料在220℃至260℃试验温度范围内选择3～4个温度进行流动度试验，记录试验温度和流动性试验结果，绘制温度与流动性相关关系曲线，将240℃流动性试验结果作为浇注式沥青混合料的流动值。一般配合比设计阶段要求流动性≤20s。
浇注式沥青混凝土贯入度试验主要用于评价浇注式沥青混凝土高温稳定性，主要测试70.7mm的立方体试样在40℃水中，有围压的情况下，预压10min后承受515N竖向恒载作用30min贯入的深度，可以间接评价浇注式沥青混凝土高温稳定性。试验过程中至少在设定温度条件下保温1h，以保证混合料内部温度均匀。记录30min贯入量作为试验结果。
汇总每个级配不同油石比数据的刘埃尔流动度和贯入度试验结果。以沥青用量为横坐标，以流动度和贯入度为纵坐标，绘成圆滑的曲线，确定均符合流动度和贯入度技术规定的且级配较粗的那组沥青混合料矿料级配，作为设计级配。对照确定设计级配相应的沥青含量与流动度、贯入度的圆滑曲线，以流动度、贯入度目标值对应的沥青用量进行计算最佳沥青用量。当流动度目标值对应的沥青用量小于贯入度目标值对应的沥青用量减去0.6%以下时，最佳沥青用量为贯入度目标值对应的沥青用量减去0.3%；当流动度对应的沥青用量在贯入度目标值对应的沥青用量加减0.6%之间时，最佳沥青用量为流动度目标值对应沥青用量和贯入度目标值对应的沥青用量的算是平均值；当流动
度目标值对应的沥青用量在贯入度目标值对应的沥青用量加0.6%以上时，应重新调整级配或更换材料进行试验，此时混合料的流动性较差。
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根据所选择的设计级配和所确定的最佳沥青用量，进行配合比设计检验，在最佳沥青用量下的高温稳定性试验和低温性能试验。参考文献
[1]中华人民共和国交通运输部《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）人民交通出版社；
[2]《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20—2011）北京：人民交通出版社
[3]张锐、黄晓明、赵永利浇筑式沥青混凝土级配设计东南大学学报（自然科学学报）2007年04期
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