公路瀝青混合料配比設(shè)計(jì)及實(shí)踐探討

康倩

摘要：配比設(shè)計(jì)嚴(yán)重影響瀝青混合料的應(yīng)用效果，同時(shí)關(guān)乎瀝青公路的可持續(xù)通行能力。改進(jìn)瀝青混合料的配比設(shè)計(jì)是延長(zhǎng)瀝青道路行駛期限的重中之重，也是保證其路用性的關(guān)鍵。本文基于公路瀝青混合料配比設(shè)計(jì)及實(shí)踐過程中的一些問題，從工程設(shè)計(jì)級(jí)配范圍的確定、原材料選擇與準(zhǔn)備、礦料配合比設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行深入研究，并結(jié)合工程實(shí)例，從工程建設(shè)實(shí)際情況出發(fā)，分析了瀝青混合料配比及其相關(guān)問題，為日后相關(guān)工作提供借鑒。

關(guān)鍵詞：公路瀝青；混合料配比；設(shè)計(jì)

1工程設(shè)計(jì)級(jí)配范圍的確定

要想保證瀝青路表面的質(zhì)量，首先要確定與之相適應(yīng)的瀝青混合料級(jí)配種類。所謂密級(jí)配瀝青混合料，指的是設(shè)計(jì)級(jí)配之前先對(duì)工程的相關(guān)情況進(jìn)行考察，如工程性質(zhì)、交通條件、道路等級(jí)、氣候原因、材料種類等方面，研究工程對(duì)瀝青混合料的大體使用要求后，然后修改設(shè)計(jì)級(jí)配。粗型密級(jí)配瀝青混合料（AC-C型）適用于炎熱、高溫期長(zhǎng)的夏季和交通量較大的路段，選擇高設(shè)計(jì)空隙率與之相匹配。細(xì)型密級(jí)配瀝青混合料（AF-C型）使用于寒冷、低溫期長(zhǎng)的冬季和車流量較小的道路工程，選擇低設(shè)計(jì)空隙率與之相匹配。瀝青混凝土面層建筑材料從下往上依次減小，越接近地面的集料顆粒越小，一般是細(xì)粒式或中粒式，規(guī)定上層集料的最大顆粒必須小于一半層面厚度，中層及下層集料小于層面三分之二厚度。為避免積水侵蝕瀝青公路，凡是兩層或三層構(gòu)造的瀝青混凝土面層中的混合料至少一層是Ⅰ型密級(jí)配。假使頂層采用的混合料是Ⅱ型，則中間層必須使用Ⅰ型混合料，AM型開級(jí)配瀝青碎石只用作層面聯(lián)結(jié)，不可用作層面混合料。

2原材料控制

原材料是保證瀝青混凝土路面施工質(zhì)量的第一步，也是最重要的一個(gè)控制環(huán)節(jié)。不同的料源、不同的批次，施工使用的材料與配合比設(shè)計(jì)使用的材料的不一致性，都直接影響著瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)在施工控制中的實(shí)用性。所以要完成一個(gè)好的配合比設(shè)計(jì)，控制好原材料質(zhì)量是首要條件，這就要求施工單位要把控好原材料的質(zhì)量保證“三關(guān)”：首先是招標(biāo)及訂貨關(guān)，供貨單位必須提供各種原材料的質(zhì)量檢測(cè)報(bào)告；其次是進(jìn)貨關(guān)，供貨單位供應(yīng)的原材料有可能違背投標(biāo)時(shí)的承諾，進(jìn)貨時(shí)必須重新檢驗(yàn)；最后是使用及保管關(guān)，材料進(jìn)場(chǎng)后的存貯、堆放、管理是保證材料質(zhì)量必須重視的第三關(guān)。

2.1瀝青

瀝青是瀝青混合料中最關(guān)鍵的材料，瀝青使用性能的好壞直接決定瀝青路面的使用壽命。在本工程中，根據(jù)設(shè)計(jì)文件要求，使用的瀝青為SBS改性瀝青（I-D），該瀝青的高溫、低溫性能都較好，且有良好的彈性恢復(fù)性能。按照合同要求，瀝青作為關(guān)鍵的材料被列為甲供，是業(yè)主通過招標(biāo)直接從生產(chǎn)廠家訂購的，且供應(yīng)商提供了該型材料的基質(zhì)瀝青的質(zhì)量檢測(cè)報(bào)告；在瀝青材料進(jìn)場(chǎng)時(shí)，施工單位的工地試驗(yàn)室按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20-2011）中的方法要求嚴(yán)格進(jìn)行了抽檢，檢測(cè)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)及《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）中對(duì)聚合物改性瀝青SBS（I-D）的技術(shù)要求。進(jìn)場(chǎng)的合格瀝青被貯備在專用貯備罐中，并在貯備罐中加設(shè)了攪拌設(shè)備來保證使用時(shí)的均勻性。進(jìn)場(chǎng)聚合物改性瀝青SBS（I-D）主要指標(biāo)如表1。

2.2集料

集料是瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)中礦料級(jí)配的主要組成部分，也是主要受力支撐材料，是瀝青混凝土路面的骨架，其均勻程度、顆粒形狀和表面粗糙度決定著瀝青混合料的嵌擠力及摩阻力。礦料級(jí)配的好壞直接影響著瀝青混合料的各項(xiàng)性能指標(biāo)，要想配出較理想的合成礦料級(jí)配，施工單位把控好集料的質(zhì)量保證三關(guān)至關(guān)重要。在本工程中，集料是施工單位通過招標(biāo)選定符合條件的大型采石場(chǎng)供應(yīng)，且要求采石場(chǎng)所用的振動(dòng)篩與生產(chǎn)拌和設(shè)備所用的熱倉振動(dòng)篩篩孔尺寸一致。為加強(qiáng)進(jìn)料關(guān)的管理，除工地試驗(yàn)室對(duì)進(jìn)場(chǎng)材料逐批檢驗(yàn)外，工程單位還在采石場(chǎng)派駐監(jiān)理和材料員，對(duì)生產(chǎn)供應(yīng)的材料進(jìn)行監(jiān)督。為保證進(jìn)場(chǎng)后的各種規(guī)格集料不相互混雜和弄臟，工地瀝青混凝土拌和站對(duì)進(jìn)站道路及貯料場(chǎng)地進(jìn)行了硬化，并在不同規(guī)格的料堆間設(shè)置了隔離墻、搭設(shè)了防雨棚。進(jìn)場(chǎng)集料按《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E42-2005）檢測(cè)，其主要指標(biāo)見表2：

3礦料配合比設(shè)計(jì)

優(yōu)質(zhì)的混合料必須應(yīng)用恰當(dāng)?shù)募?jí)配。在高速和一級(jí)公路工程設(shè)計(jì)級(jí)配范圍中根據(jù)級(jí)配范圍計(jì)算至少一種配比，并畫出相應(yīng)的設(shè)計(jì)級(jí)配曲線，標(biāo)注其在范圍上的顯示位置。設(shè)計(jì)級(jí)配不能忽高忽低，0.3mm～0.6mm范圍內(nèi)不產(chǎn)生拋物線。多次設(shè)計(jì)仍然不滿足要求時(shí)，考慮替換其中的材料。通常最佳的試配結(jié)果是級(jí)配范圍的中間值。

依據(jù)上述規(guī)程的內(nèi)容，參考實(shí)踐情況確定瀝青使用比例的合適范圍，共調(diào)配出5～6組實(shí)驗(yàn)，并將0.5%作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象的間距，從流值、理論最大密度、馬歇爾穩(wěn)定度、密度等方面進(jìn)行對(duì)比。國內(nèi)外一般應(yīng)用毛體積相對(duì)密度來對(duì)比實(shí)驗(yàn)對(duì)象，實(shí)際測(cè)試中的方法有許多，常見的有水中重法、體積法、表干法、蠟封法。《實(shí)驗(yàn)工程瀝青及瀝青混合料實(shí)驗(yàn)規(guī)程》中指出表干法適用于實(shí)驗(yàn)中吸水率低于2%的全部瀝青混合料試件；水中重法更適用于吸水性極差的Ⅰ型瀝青混合料試件，蠟封法更適用于吸水率高于2%的瀝青混凝土或碎石混合料試件，表干法和蠟封法不適合較多空隙的碎石混合料；體積法更適用于空隙大透水性高的級(jí)配試件。兩種方法可以測(cè)算出混合料的最大理論相對(duì)密度，它們應(yīng)用于不同的情況，當(dāng)混合料是非改性時(shí)，可使用真空法實(shí)測(cè)出成型馬歇爾試件中混合料的最大相對(duì)密度；當(dāng)混合料是改性或SMA時(shí)，可通過公式得出每個(gè)混合料的最大理論相對(duì)密度。

確定最佳瀝青用量，建立平面坐標(biāo)軸，橫坐標(biāo)是瀝青使用量或者油石比例，縱坐標(biāo)是其他實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，參考馬歇爾實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出曲線圖。使用密度和穩(wěn)定度最大值、空隙率和瀝青飽和度中值得出瀝青用量的均值OAC1，另外再將規(guī)定中滿足技術(shù)要求的瀝青使用量中值記作OAC2，最后求出OAC1與OACZ的中值，這個(gè)中值即為最優(yōu)瀝青使用量。實(shí)際工程建設(shè)中還應(yīng)考慮工程標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)境原因、交通情況等因素，最終確定最適合的用量。

瀝青的最優(yōu)用量明確之后，成型混合料試件，逐一檢測(cè)它的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性、滲水性等，另外高速及一級(jí)公路的配合料還要增加使用性能的測(cè)試，針對(duì)不達(dá)標(biāo)的混合料可采取替換材料或者再次進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)的方法來完成檢驗(yàn)。

4生產(chǎn)配合比驗(yàn)證

按生產(chǎn)配合比進(jìn)行試拌，瀝青混合料級(jí)配、瀝青用量、再生混合料技術(shù)指標(biāo)滿足控制要求后，鋪筑試鋪段。取試鋪用的瀝青混合料進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)檢驗(yàn)和瀝青含量試驗(yàn)，檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)配合比礦料合成級(jí)配，經(jīng)過試鋪階段的試驗(yàn)和調(diào)整，確定生產(chǎn)配合比，作為施工質(zhì)量控制的標(biāo)準(zhǔn)。

5結(jié)語

總而言之，能夠干擾瀝青公路使用性的原因方方面面，我們需要努力的方向是確保提供優(yōu)質(zhì)的原材料、杜絕源頭危害、改善瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)。只有改進(jìn)瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)方案，我們才能提升道路的使用性能，進(jìn)一步推進(jìn)公路工程建設(shè)的發(fā)展。

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