淺析如何進(jìn)行路面瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)

賈大波

（山西省公路工程監(jiān)理技術(shù)咨詢公司，山西 太原 030006）

瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)是工程設(shè)計(jì)的主要組成部分，也是公路工程施工技術(shù)管理的主要內(nèi)容之一。通過瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)，選用符合規(guī)范及設(shè)計(jì)圖紙要求的原材料，使路面瀝青混合料材料組成設(shè)計(jì)建立在科學(xué)、經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)上，使設(shè)計(jì)在技術(shù)上是可靠的，經(jīng)濟(jì)上也是合理的。

瀝青混合料配合比的設(shè)計(jì)必須在對同類公路配合比設(shè)計(jì)和使用情況調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，充分借鑒成功的經(jīng)驗(yàn)，選用符合要求的材料，進(jìn)行配比設(shè)計(jì)。同時(shí)應(yīng)根據(jù)氣候條件，交通條件，使用層次確定本工程瀝青路面各層次的級配范圍，而不能照搬規(guī)范的級配范圍，因?yàn)橐?guī)范規(guī)定的級配范圍，它適用于全國，適用于不同道路等級，不同氣候條件，不同交通條件，不同層次等情況，所以這個(gè)范圍必然只能規(guī)定的很寬，所以我們在確定各路面結(jié)構(gòu)層標(biāo)準(zhǔn)級配范圍時(shí)，不應(yīng)原封不動(dòng)地套用，并把標(biāo)準(zhǔn)配合比盡量接近中值。目前在我省一些行駛重載交通的幾條高速公路上,充分吸收外地的經(jīng)驗(yàn)，逐漸改為采用粗型的密級配瀝青混合料，并配合成平坦的S型的級配曲線。調(diào)整級配時(shí)，適當(dāng)減少靠近最大粒徑的粗集料和細(xì)集料中較細(xì)部分的比例，控制礦粉含量，適當(dāng)增加中間擋次的粗集料如4.75～9.5 mm，9.5～13.2 mm含量，這種S型級配的瀝青混合料屬于嵌擠密實(shí)型級配，具有適宜的空隙率，滲水性小，有較好的高溫穩(wěn)定性，表面還具有較大的構(gòu)造深度。但這種S型混合料特別要求加強(qiáng)壓實(shí)，提高壓實(shí)度，才能取得良好的效果。

1 瀝青混合料組成設(shè)計(jì)

瀝青混合料配比設(shè)計(jì)方法，采用馬歇爾試驗(yàn)方法作為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)方法，當(dāng)采用其他設(shè)計(jì)方法應(yīng)用馬歇爾設(shè)計(jì)方法進(jìn)行檢驗(yàn)。除瀝青混合料各項(xiàng)指標(biāo)：穩(wěn)定度、流值、空隙率，礦料間隙率必須符合要求外，還必須進(jìn)行高溫抗車轍性能，水穩(wěn)定性、抗裂性試驗(yàn)以檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性?；旌狭吓浔仍O(shè)計(jì)的3個(gè)階段：

1.1 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)階段

用工程實(shí)際使用的粗、細(xì)集料、填料進(jìn)行篩分后采用電子計(jì)算機(jī)的電子表格或圖解，試算確定在符合級配要求情況下的摻配比例，通過不同瀝青用量的馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)，根據(jù)孔隙率、穩(wěn)定度、流值、飽和度、礦料間隙率（VMA），確定目標(biāo)配合比，供拌和機(jī)確定各冷料倉的供料比例、進(jìn)料速度及進(jìn)行生產(chǎn)配比試拌時(shí)使用。

對于高速公路公稱最大粒徑≤19 mm的密級配瀝青混合料（AC）、SMA、OGFC還必須進(jìn)行下列試驗(yàn)，其技術(shù)指標(biāo)必須符合規(guī)范或設(shè)計(jì)要求。①必須在規(guī)定的試驗(yàn)條件下進(jìn)行車轍試驗(yàn)，其動(dòng)穩(wěn)定度應(yīng)符合規(guī)范或設(shè)計(jì)圖紙要求。②必須在規(guī)定的試驗(yàn)條件下進(jìn)行浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)檢驗(yàn)其水穩(wěn)定性，其技術(shù)性能必須符合規(guī)范要求。

1.2 生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)階段

（1）首先根據(jù)礦料級配類型選擇拌和機(jī)振動(dòng)篩篩孔直徑，使幾個(gè)熱料倉的材料大致相同，最大篩孔應(yīng)使超粒徑料排出，使最大粒徑篩孔通過量符合設(shè)計(jì)要求，其余篩孔應(yīng)能較好控制13.2mm、或9.5 mm、4.75 mm、2.36 mm的含量。試驗(yàn)時(shí)，按目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)確定的各種料的比例上料、烘干、過篩后取樣進(jìn)行篩分，根據(jù)篩分結(jié)果進(jìn)行礦料級配計(jì)算，確定各熱料倉比例，為較準(zhǔn)確確定，一般要至少進(jìn)行5～6次上料、篩分。

拌和機(jī)熱料倉的選用：

Ac-25，4# 倉：20～35mm；3# 倉：10～20 mm；2# 倉：4～10 mm；1#倉：0～4 mm；

Ac-20，4# 倉：20～30 mm；3# 倉：10～20 mm；2# 倉：4～10 mm；1#倉：0～4 mm；

Ac-16，4# 倉：11～22 mm；3# 倉：6（7）～11 mm；2# 倉：3.54～6 mm；1#倉：0～3.5 mm；

（2）根據(jù)目標(biāo)配比設(shè)計(jì)初步確定瀝青用量（油石比），上下浮動(dòng)±0.2%，制瀝青混合料馬氏試件，進(jìn)行穩(wěn)定度、流值、空隙率、礦料間隙率、飽和度試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，確定最佳瀝青用量，當(dāng)生產(chǎn)配比確定瀝青用量與目標(biāo)配比不同時(shí)（＞0.2%），還必須進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定度及水穩(wěn)定性檢驗(yàn)。

1.3 生產(chǎn)配比驗(yàn)證階段

按生產(chǎn)配比結(jié)果在拌和機(jī)進(jìn)行瀝青混合料試拌，按監(jiān)理工程師批準(zhǔn)的施工工藝鋪筑試驗(yàn)路段，并取樣進(jìn)行用油量（油石比）篩分，馬歇爾試驗(yàn)，同時(shí)從路上鉆取芯樣觀察并測定，空隙大小，由此確定施工配比，施工配比批準(zhǔn)后，一般在施工過程中不得隨意變更。

2 準(zhǔn)確地測試數(shù)據(jù)是混合料配比設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)

瀝青混合料配比設(shè)計(jì)時(shí)，最重要指標(biāo)是空隙率，如何準(zhǔn)確計(jì)算出在規(guī)定礦料級配下各種不同用油量的混合料空隙率，對正確確定混合料配比十分重要。

混合料空隙率：VV=（1-rf/rt）×100

式中：rt：瀝青混合料的最大理論相對密度；

rf：壓實(shí)試件的毛體積相對密度。

2.1 確定瀝青混合料的最大理論相對的密度

（1）對非改性瀝青混合料，在成型馬歇爾試件時(shí)，以預(yù)估的最佳油石比拌和兩組混合料，采用真空法（TO711—1993）實(shí)測最大相對密度，取平均值，并計(jì)算合成礦料的有效相對密度rse。

根據(jù)計(jì)算的合成礦料相對密度，計(jì)算其余油石比試件混合料的最大理論相對密度。

（2）改性瀝青混合料：由于很難分散瀝青混合料，有效相對密度采取直接測定粗集料毛體積相對密度或表觀相對密度，對細(xì)集料、礦粉采用測表觀相對密度，計(jì)算合成礦料的毛體積相對密度，根據(jù)油石比（用油量）計(jì)算瀝青混合料最大理論相對密度。

2.2 測定壓實(shí)試件的毛體積相對密度

測定試件密度方法按現(xiàn)行JTJ052—2000試驗(yàn)規(guī)程有表干法、水中重法、蠟封法、體積法。在進(jìn)行混合料配比設(shè)計(jì)時(shí)，一般采用表干法，此法適用于測定吸水率不大于2%的瀝青混合料；當(dāng)試件吸水率＞2%時(shí)，則應(yīng)采用蠟封法。

3 瀝青混合料設(shè)計(jì)中的幾點(diǎn)意見

（1）混合料配比設(shè)計(jì)時(shí)，優(yōu)先考慮的指標(biāo)是空隙率，但在確定空隙率要求（規(guī)定）值，要充分考慮交通組成和交通量大小，不宜僅為“減小滲水”而要求低空隙率。

（2）粒徑與層厚現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定瀝青層一層的壓實(shí)厚度不宜小于集料公稱最大粒徑的2.5～3倍，以減少離析、便于壓實(shí)。但我們在執(zhí)行此規(guī)范時(shí)，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂?，特別是交通量的組成確定瀝青路面各層的級配，而不宜千遍一律都執(zhí)行集料的公稱最大粒徑一律要大于層厚的3倍。

注：集料最大粒徑：指集料的100%都要求通過的最小的標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔尺寸。

集料的公稱最大粒徑：指集料可能全部通過或允許有少量不通過的最小標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔尺寸，通常比集料最大粒徑小一個(gè)粒徑組。

（3）上面層用防滑料時(shí)對4.75 mm以下骨料宜采用石灰?guī)r機(jī)質(zhì)砂。

（4）關(guān)于改性瀝青：瀝青路面采用改性瀝青能較大提高瀝青路面高溫穩(wěn)定性及低溫抗裂性，但如果過高估計(jì)了改性瀝青作用，不認(rèn)真進(jìn)行其他材料的選用及礦料級配的設(shè)計(jì)，不注意提高施工水平，同樣會(huì)使路面早期損壞，這方面省內(nèi)、省外都有。

此外，試驗(yàn)中必須注意做到六個(gè)“正確”，即正確制備馬氏試件、正確確定馬氏密度、正確確定瀝青混合料最大理論相對密度、正確確定粗集料毛體積相對密度測定、正確確定細(xì)集料表觀相對密度測定、正確確定礦粉表觀相對密度測定，才能更好的做到路面瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)的科學(xué)性和經(jīng)濟(jì)性。