淺談瀝青混凝土路面的配合比設(shè)計(jì)

杜月林

（山西省公路局忻州公路分局勘察設(shè)計(jì)所，山西 忻州 034000）

隨著公路質(zhì)量要求與規(guī)范、設(shè)計(jì)要求的不斷提高，公路工程對瀝青混凝土面層的要求也不斷提高。瀝青混凝土的配合比設(shè)計(jì)是瀝青路面施工的前奏，不但影響路面的施工質(zhì)量，而且對路面的使用壽命及舒適性、安全性有著重要的影響。現(xiàn)結(jié)合忻黑線路面改造工程中瀝青混凝土路面的配合比設(shè)計(jì)淺談配合比設(shè)計(jì)的重要性。

1 瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)的原則及目的

瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)的原則是：①混合料能承受繁重交通：抗車轍能力；②具有足夠的表面構(gòu)造深度：抗滑性；③抵御自然外界條件的損害：不透水性、高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性；④長期使用性：耐久性；⑤施工的和易性等。

配合比設(shè)計(jì)的主要目的是確定組成瀝青混凝土的各種材料的比例，使其既能滿足規(guī)范的要求，又符合經(jīng)濟(jì)的原則。

針對處于不同路面結(jié)構(gòu)層的瀝青混凝土的配合比設(shè)計(jì)，又有著各自不同的設(shè)計(jì)要求：對處于下面層的瀝青混凝土，配合比設(shè)計(jì)的重點(diǎn)考慮水穩(wěn)定性、抗車轍能力、彎拉強(qiáng)度兼顧耐久性；中面層瀝青混凝土重點(diǎn)考慮密水性、水穩(wěn)性、抗車轍能力、抗裂性能兼顧耐疲勞性能；上面層配合比設(shè)計(jì)的重點(diǎn)考慮抗車轍能力、抗滑性能、水穩(wěn)定性兼顧封水性要求；下面層配合比設(shè)計(jì)的空隙率為不大于6%，中、上面層設(shè)計(jì)空隙率為不大于4%。

2 瀝青混凝土對材料的要求

瀝青混凝土配合比的首要任務(wù)是確定用于瀝青混凝土的各種材料的質(zhì)量及組成，材料的選擇是瀝青混凝土的配合比設(shè)計(jì)的前提。組成瀝青混凝土的材料主要分為粗集料（方孔篩2.36 mm以上的顆粒）、細(xì)集料（0.075～2.36 mm之間的顆粒）、填料（礦粉等0.075 mm以下的材料）及結(jié)合料（瀝青、改性瀝青）。

2.1 粗集料的選擇

瀝青混凝土所需粗集料必須為經(jīng)過二次破碎的石料，碎石的新鮮破碎面至少為4個，無風(fēng)化、軟弱顆粒等；所用碎石必須潔凈、干燥、無泥土、雜草等雜物；使用的各種粗集料必須經(jīng)試驗(yàn)壓碎值、洛杉磯磨耗損失、針片狀含量、密度、含泥量、視密度、與瀝青的粘附性、級配等指標(biāo)，上面層用碎石還要測試磨光值，合格后經(jīng)監(jiān)理工程師認(rèn)可，方可采用。

2.2 細(xì)集料的選擇

細(xì)集料主要為天然砂及機(jī)制砂。細(xì)集料使用前主要檢測視密度、堅(jiān)固性和砂當(dāng)量指標(biāo)，合格后采用。

為保證瀝青混凝土的穩(wěn)定性及與瀝青的粘附性，盡量減少對天然砂的使用量。中、下面層瀝青混凝土可采用部分天然砂代替部分細(xì)集料（但不得超過細(xì)集料用量的50%，集料總量的10%），并通過對摻入一定的天然砂的混合料作水穩(wěn)性檢驗(yàn)，評價水穩(wěn)性是否符合要求，決定天然砂的用量。上面層中不得摻入天然砂。

2.3 填料的要求

瀝青混凝土填料主要為礦粉，礦粉必須為石灰?guī)r或閃長巖磨制成。為保證瀝青混凝土的水穩(wěn)定性，拌合站回收的粉塵不得采用。礦粉的檢測項(xiàng)目主要為含水量、粒度范圍及塑性指數(shù)、親水系數(shù)等。

2.4 瀝青的要求

本工程采用的瀝青為重交通道路石油瀝青。選定瀝青之后，試驗(yàn)人員現(xiàn)場取樣送質(zhì)量交通監(jiān)督站進(jìn)行十項(xiàng)全分析試驗(yàn)，結(jié)果見表1。

表1

2.5 其他的質(zhì)量要求

集料：為降低集料中的粉塵含量，保證碎石的粒徑規(guī)格，在儲料場設(shè)置二次篩分設(shè)備，對碎石在進(jìn)場前進(jìn)行二次篩分，并分別堆放。規(guī)格相鄰的兩種集料分開堆放，中間采用漿砌片石隔離墻隔離，所有集料設(shè)置防雨棚，防止雨水、灰塵等降低材料的使用質(zhì)量。

礦粉：礦粉存儲在專門的礦粉倉內(nèi)，切實(shí)做好防水、防潮措施，保證礦粉質(zhì)量。

瀝青：現(xiàn)場的瀝青加熱、存儲設(shè)備設(shè)置防雨棚，禁止雨水及地表水流入瀝青內(nèi)，降低瀝青的加熱溫度及瀝青的質(zhì)量。

3 配合比設(shè)計(jì)

嚴(yán)格按照三階段進(jìn)行設(shè)計(jì)：目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)階段、生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)階段、生產(chǎn)配合比驗(yàn)證階段。

3.1 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)階段

采用工程實(shí)際使用的原材料，通過篩分確定各種規(guī)格集料的級配組成，并用圖表法計(jì)算各種材料的用量比例，配成符合規(guī)范要求的級配，并通過馬歇爾試驗(yàn)確定最佳瀝青用量，以供拌合機(jī)確定冷料倉供料的比例、進(jìn)料速度。

在確定混合料的級配時，使級配在符合規(guī)范范圍內(nèi)的前提下，盡量使級配曲線接近級配范圍的中值，保證混合料的施工和易性。

根據(jù)計(jì)算的礦料組成和根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估計(jì)的油石比，按0.5%間隔變化，取5個不同的油石比進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，利用最大理論密度儀測定試件的最大理論密度，利用蠟封水中重法測定瀝青混凝土試件的視密度，并計(jì)算空隙率、瀝青飽和度、礦料間隙率、粉膠比等物理指標(biāo)進(jìn)行體積組成分析；測定馬歇爾穩(wěn)定度及流值等物理力學(xué)性質(zhì)；檢驗(yàn)動穩(wěn)定度、殘留穩(wěn)定度等技術(shù)指標(biāo)。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分別繪制油石比——密度、油石比——穩(wěn)定度、油石比——空隙率、油石比——流值、油石比——飽和度曲線，并根據(jù)曲線確定最佳油石比（瀝青用量）。

根據(jù)所繪制的曲線，在圖中查出相對應(yīng)于瀝青混凝土最大密度的瀝青用量a1＝5.4，相對應(yīng)于穩(wěn)定度最大的瀝青用量a2＝4.95，相對應(yīng)于規(guī)定空隙率中值的瀝青用量 a3＝4.7，三者的平均值為瀝青用量的初始值OAC1＝5.02。

根據(jù)各項(xiàng)指標(biāo)均符合規(guī)范要求的瀝青用量 OACmin＝4.1，OACmax＝5.5，則 OAC2＝4.8。

根據(jù)忻州地區(qū)的氣溫情況及交通量狀況，選擇4.9%為最佳瀝青用量。

最佳瀝青用量確定后，根據(jù)此瀝青用量拌和混合料并進(jìn)行動穩(wěn)定性檢測——車轍試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果動穩(wěn)定度為2 200次/mm，大于設(shè)計(jì)要求的1 500次/mm，符合設(shè)計(jì)要求。

3.2 生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)階段

拌和站按照目標(biāo)配合比提供的各種材料的比例用量進(jìn)行上料烘干，在經(jīng)過二次篩分后進(jìn)入熱料倉的材料中分別取樣，進(jìn)行篩分試驗(yàn)，用圖解法或計(jì)算法確定各熱料倉材料的用量比例，配成符合規(guī)范要求的級配；確定拌和站控制室上料拌和的依據(jù)，并以目標(biāo)配合比最佳瀝青用量的±0.3%進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，確定拌和機(jī)采用的瀝青用量，同時，還應(yīng)反復(fù)調(diào)整冷料倉供料比例，使拌和機(jī)各熱料倉內(nèi)的料量均衡。

拌和站的熱料倉為4個，震動篩的設(shè)置原則應(yīng)盡量使每個熱料倉內(nèi)參與配比的混合料重量相等，以降低對某一用量相對較大的熱料倉的損害。

3.3 生產(chǎn)配合比的驗(yàn)證

根據(jù)確定的生產(chǎn)配合比，拌和站上料拌和，并鋪筑試驗(yàn)段，在拌和站取料進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，同時，在路上鉆芯檢驗(yàn)，由此確定生產(chǎn)用的標(biāo)準(zhǔn)配合比。

生產(chǎn)過程中，經(jīng)確定的標(biāo)準(zhǔn)配合比未經(jīng)監(jiān)理工程師和試驗(yàn)人員的同意，不得隨意變動。如料場的原材料發(fā)生變動，試驗(yàn)人員必須及時對原材料進(jìn)行篩分并調(diào)整生產(chǎn)配合比，保證生產(chǎn)的混合料質(zhì)量穩(wěn)定。

4 結(jié)束語

配合比的選擇是保證瀝青混凝土路面質(zhì)量的前提。在有條件的情況下，作好配合比工作的同時，取樣瀝青進(jìn)行運(yùn)動粘度試驗(yàn)，繪制粘－溫曲線，以粘度170±20 m2/s時的溫度作為拌和溫度；以280±20 m2/s時的溫度作為擊實(shí)溫度。

在級配選擇時，為提高路面的強(qiáng)度、摩擦系數(shù)及構(gòu)造深度，同時，降低路面的透水性，可使粗集料（2.36 mm以上）的通過率接近級配曲線下限，以下的顆粒含量接近級配的下限。

實(shí)際生產(chǎn)過程中，參與拌和的集料千變?nèi)f化，試驗(yàn)人員必須隨時檢測集料的變化，還必須每日檢測拌和混合料的級配，并通過路上的實(shí)際碾壓情況，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及施工現(xiàn)場的要求進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，保證級配符合要求。并隨時對配合比進(jìn)行調(diào)整，合理配料，保證瀝青混凝土的各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)符合規(guī)范要求。