關于瀝青混合料配合比設計三階段符合性探討

賈卉?溫生國

摘 要：以瀝青混合料試驗室目標配合比設計階段、瀝青拌和站生產(chǎn)配合比設計階段和生產(chǎn)配合比驗證階段的三階段的符合性調(diào)整為主線，闡述三階段的相互關系、瀝青配合比各階段設計要點及三階段的符合性調(diào)整方法。

關鍵詞：瀝青混合料；配合比設計；馬歇爾

我國溫差范圍較大，應對瀝青路面病害的措施有很多，比如瀝青采用改性瀝青、礦料級配采用間斷級配（如SMA）、添加外加劑等。 不管采用何種材料，在配合比設計時都必須考慮瀝青混合料三階段的符合性。因為在目標配合階段所使用的原材料是和生產(chǎn)的時候所用的一樣而且必須一樣，否則不能保障工程質(zhì)量，

1 目標配合比設計

目標配合比設計，主要是在室內(nèi)完成，是混合料配合比設計的基礎階段。主要包括原材料試驗、礦料級配設計、確定最佳瀝青用量，明確三者間的關系。

1.1 原材料試驗

原材料包括瀝青、粗集料、細集料、填料及其摻和物試驗。主要目的是選擇原材料，優(yōu)化配合比，在滿足質(zhì)量的前提下達到效益最大化。

（1）瀝青對溫度的敏感性很大，在試驗過程中應注意選擇加熱設備、控制最高溫度、加熱次數(shù)，必須符合規(guī)范要求。

（2）粗集料的選擇：優(yōu)先選用反擊破碎的集料。用于瀝青路面的粗集料應清潔、干燥、無風化、無雜質(zhì)，具有足夠的強度和耐磨性，且顆粒為立方形，富有棱角，并滿足規(guī)范要求。

（3）細集料：細集料應潔凈、干燥、無風化、無雜質(zhì)，并具有適當?shù)念w粒級配，質(zhì)量符合要求。顆粒形狀成立方形，富有棱角，優(yōu)先選用機制砂。

（4）礦粉在瀝青混合料中與瀝青形成膠漿，它對混合料的強度有很大的影響。用于瀝青混合料的礦粉必須使用堿性石料如石灰石、白云石磨細的粉料其質(zhì)量應滿足要求：也可采用消石灰或水泥代替部分礦粉有很好的效果，但一般不宜超過礦粉總量的一半。

1. 2 礦料級配設計

（1）礦料配合比組成設計方法比較多，有圖解法、數(shù)解法和正規(guī)方程法等。無論采用那種方法計算得到的配合比，均應要求合成級配在設計要求的級配范圍內(nèi)；若不在級配要求范圍內(nèi)，應重新進行調(diào)配使合成級配曲線在設計范圍內(nèi)；若采取多次調(diào)整也不能在級配范圍內(nèi)時，應檢查原材料是否缺檔料（即某集料是間斷級配），考慮換料。

（2）合成級配優(yōu)化

合成級配往往不完全在設計的級配范圍內(nèi)，或在要求的級配范圍內(nèi)但級配曲線不順滑，因此要對合成級配進行優(yōu)化。

優(yōu)化調(diào)整原則如下：（以AC型混合料為例）

①確定采用C型或F型。對夏季氣溫高、高溫持續(xù)時間長、重載交通多的路段，宜選用F型密級配瀝青混合料，并取較高的設計空隙率；對冬季氣溫低、低溫持續(xù)時間長、重載交通少的路段，宜選用C型密級配瀝青混合料。

②.確保高溫抗車轍能力，并同時兼顧低溫抗裂性能的需要。配合比設計時宜適當減少公稱最大粒徑附近的粗集料的用量，減少0.6mm以下部分細粉的用量，使中等粒徑集料較多，形成S型級配曲線，并取中等或偏高的設計空隙率。

③根據(jù)公路等級和施工設備的控制水平，最終確定的工程設計級配范圍應比規(guī)范規(guī)定的級配范圍窄。其中4.75 mm和2.36mm通過率的上下限差值宜小于12%。

④合成級配范圍曲線應接近連續(xù)的或合理的間斷級配，不應過多地犬牙交錯。

⑤應充分考慮施工性能，使混合料具有良好的施工性能，避免混合料離析。

1.3 確定最佳瀝青用量

瀝青混合料的最佳瀝青用量（簡稱OAC）采用馬歇爾法確定。其做法是保持礦料的級配不變，改變?yōu)r青用量，通過測試和計算有關馬歇爾相關指標，結(jié)合瀝青混合料相關技術指標確定最佳瀝青用量。

最佳瀝青用量的確定按下式計算：

OAC=（OAC1+OAC2）/2

其中：OAC1～OAC2應在OACmin～OACmax的范圍內(nèi)，同時OAC±0.3%應在OAC1～OAC2范圍內(nèi)。

2 生產(chǎn)配合比設計

2.1 生產(chǎn)配合比調(diào)整的目的

在目標配合比的基礎上，一方面通過調(diào)整冷料倉的流量使冷料倉和熱料倉的供料匹配，防止出現(xiàn)溢料或待料現(xiàn)象，節(jié)省燃油消耗，減少廢料的產(chǎn)生；另一方面使拌和樓拌出的料的級配、各項指標符合設計要求，同時還要調(diào)整瀝青用量，做好這兩方面的工作施工單位才能保證施工質(zhì)量，節(jié)約成本。

2.2 生產(chǎn)配合比調(diào)整——間歇式拌和樓生產(chǎn)配合比調(diào)整

（1）冷料倉流量試驗

根據(jù)流量與集料規(guī)格、出料口開啟程度、皮帶（履帶）轉(zhuǎn)速等之間的關系，建立流量與轉(zhuǎn)速關系曲線。根據(jù)計算的流量在曲線上查出相應的轉(zhuǎn)速。

注意在實際生產(chǎn)中，進場料的規(guī)格會有變動，含水量也不斷變化。這時應根據(jù)實際情況對冷料倉流量做適當調(diào)整，以達到與熱料倉供料相匹配，滿足標準級配的要求。

（2）確定熱料倉礦料配合比

經(jīng)冷料倉流量試驗后，按固定流量直接供料加熱，從熱料倉中取樣進行篩分，根據(jù)篩分結(jié)果再進行礦料配合比計算，決定各熱料倉的供料比例，在拌和過程中，如發(fā)現(xiàn)某熱料倉溢料或待料，說明冷、熱倉的供料比例不相匹配，此時要對溢料或待料的集料調(diào)整相應的冷料倉流量。

（3）確定瀝青用量

在目標配合比最佳瀝青用量的基礎上±0.3%（±0.5%），增加兩個瀝青用量，加上最佳瀝青用量，成型三個瀝青用量的馬歇爾式件。按目標配合比的做法，測試并計算出全部馬歇爾指標，按空隙率相等或取空隙率中值與飽和度下限的平均值作為生產(chǎn)配合比的瀝青用量。

2.3 生產(chǎn)配合比驗證

生產(chǎn)標準配合比設計階段需要正式拌料鋪筑試驗路段，同時對配合比進行進一步的調(diào)整，最終將配合比確定下來，作為生產(chǎn)控制和質(zhì)量檢驗的依據(jù)。

2.3.1 拌和溫度和拌和時間

按生產(chǎn)配合比正式拌料，根據(jù)拌和后混合料的溫度及其外觀，決定集料和瀝青的加熱溫度以及瀝青混合料的拌和時間。當從拌和機出料口取樣觀察，混合料色澤均一，流而不散，則認為原擬訂的加熱溫度可行，即可定為正式生產(chǎn)時的加熱溫度，否則應重新擬訂集料及瀝青的加熱溫度重新拌和。

拌和時間根據(jù)瀝青對礦料的裹覆情況確定，根據(jù)經(jīng)驗和相關規(guī)范要求，初步擬定拌合時間，一般取30s、40s、50s，分別按已定拌和溫度拌料，分別取拌和好的混合料2～4kg，再分別取出粒徑5～13mm的顆粒200～500粒，按裹覆情況好壞分開，用下式計算裹覆率：

裹覆率%=（完全裹覆的粒數(shù)/總粒數(shù)）×100%

裹覆率大于95%的拌和時間為最佳拌和時間。

2.3.2 混合料試驗

（1）按已經(jīng)確定的拌和溫度和拌和時間正式拌料。

（2）按規(guī)定的取樣方法進行驗證性試驗：

①全部馬歇爾指標（包括殘留穩(wěn)定度）是否滿足設計要求，必要時進行車轍試驗。

②抽提試驗，檢查礦料級配和瀝青用量是否符合設計要求。

③鉆芯取樣，測量壓實厚度，修正松鋪系數(shù)；實測密度，檢查壓實度；測芯樣馬歇爾穩(wěn)定度。

④結(jié)合施工設備和施工能力，檢查施工的難易程度，進一步指導施工。

3. 結(jié)語

要提高瀝青混合料配合比設計質(zhì)量，做到節(jié)約成本，提高工程質(zhì)量，就必須做好三階段配合比的符合性工作：

（1）目標配合比設計階段嚴格控制好原材料質(zhì)量，結(jié)合成功的集料合成配合比經(jīng)驗，確定好礦料配合比例，提出符合瀝青混合料技術要求的瀝青用量，是質(zhì)量控制的開始，也是節(jié)約成本的前提。

（2）生產(chǎn)配合比階段注意冷料與熱料的供料匹配，調(diào)整瀝青用量與目標配合比相符合，是產(chǎn)生經(jīng)濟效益的根本。

（3）生產(chǎn)標準配合比（生產(chǎn)配合比的驗證階段）應結(jié)合現(xiàn)場實際，對生產(chǎn)配合比進行驗證及調(diào)整，須符合目標配合比技術指標，并滿足規(guī)范要求，總結(jié)技術經(jīng)驗，給施工帶來方便。