路面瀝青混凝土試驗配合比優(yōu)化設計分析

馬亮亮

（中交基礎設施養(yǎng)護集團寧夏工程有限公司，寧夏銀川750004）

0 引言

瀝青混凝土的配合比會直接影響到路面工程的最終建設質(zhì)量，因此不斷完善瀝青混凝土的配合比成為技術人員應當關注的重點。相比較其他的路面施工材料而言，瀝青材料在操作方面并不具備過高的準入門檻，且不需要花費太過高昂的成本，因此其所能夠產(chǎn)生的效果較為顯著。

為了讓路面施工質(zhì)量達到理想狀態(tài)，提升路面投入使用后的效果，延長使用壽命，需要對瀝青混凝土配合比進行不斷優(yōu)化，研究瀝青混凝土的最佳配合比參數(shù)，只有如此，才能讓路面施工建設質(zhì)量得到保障[1]。

1 瀝青混凝土制作的主要原料分析

1.1 路面的粗集料分析

粗集料是瀝青混凝土制作過程中不可或缺的重要原料，如果按照原料的類型劃分，粗集料大體可被分為5 種不同的種類。不同類型的粗集料所適用的路面施工境況有所不同。

相比較其他類別的粗集料來說，礦渣等類型并不適于在高等級的公路建設中使用。而在粗集料使用的過程中，技術人員也需要根據(jù)既定的篩選標準完成篩選工作。例如，如果碎石的石料粒徑無法達到標準要求，就不能進入施工現(xiàn)場進行使用。

粗集料的篩選工序與細集料是較為一致的，技術人員在具體的篩選工序開展之前，都需要制定出具有可行性的篩查和檢驗流程。如果生產(chǎn)廠商的各項參數(shù)無法達到標準要求，粗集料的使用就應當?shù)玫胶侠淼目刂啤?/p>

1.2 混凝土細集料分析

在瀝青混凝土路面的施工過程中，經(jīng)常使用到的細集料也有很多。除了石屑和天然砂材料之外，機制砂材料也并不少見。相比較其他原材料而言，細集料較為干凈，所含雜質(zhì)也較少，因此不容易出現(xiàn)風化現(xiàn)象。也正因如此，細集料在混凝土瀝青的配合過程中才能正常發(fā)揮作用。

如果技術人員選擇使用機制砂來完成混凝土瀝青路面的配合試驗，這一類細集料就應當被用在路面表層，否則難以發(fā)揮良好的效用。

如果技術人員選擇使用天然砂材料完成混凝土瀝青路面的配合工作，就不應當在路面表層進行使用。這是因為相比較機制砂來說，天然砂材料的黏結性更弱[2-3]。

1.3 纖維穩(wěn)定劑的分析

在瀝青混凝土配合制作的過程中，需要使用大量的纖維穩(wěn)定劑。在這一原料篩選的過程中，施工人員要盡可能關注纖維穩(wěn)定劑的穩(wěn)定性能，如果穩(wěn)定性能不佳，那么其所能夠發(fā)揮的效用就會大大受限。

相比較其他類型的纖維而言，木素纖維的使用頻率最高。這是因為木素纖維材料的適應能力較強，即便外部環(huán)境溫度已經(jīng)達到250℃，這一材料的使用性能也不易受到影響，其硬度和質(zhì)地都不容易發(fā)生變化。

除了這一點之外，施工人員優(yōu)先選擇木素纖維的另一重要因素是木素纖維較為環(huán)保，在使用過程中不容易對周遭環(huán)境造成破壞。在木素纖維生產(chǎn)的整個過程中，不容易出現(xiàn)有害物質(zhì)[4]。

1.4 路面填料使用分析

在瀝青混凝土配合制作的過程中，經(jīng)常需要使用填料。礦粉是路面填料制作過程中不可或缺的重要材料，技術人員需要使用巖漿巖材料或石灰?guī)r材料制作。相比較石灰?guī)r材料而言，巖漿巖材料的使用范圍更廣。使用之前，技術人員需要通過加工打磨的方式，將這一類原材料磨成礦粉。原材料在打磨后所形成的礦粉有怕水的特性，因此不可使用水進行礦粉材料的清潔工作。為了確保路面填料能夠在瀝青和混凝土配合制作過程中發(fā)揮切實的作用，技術人員要對即將使用的礦粉進行參數(shù)檢測。如果檢測結果不符合規(guī)范及設計圖紙要求，就不能投入使用。

1.5 瀝青材料使用分析

除了上述各種原材料之外，瀝青材料也是瀝青混凝土配合制作過程中不可或缺的重要原料。由于不同等級公路的建設標準存在明顯的差異，因此原材料的選擇方法和理念也有所不同。當前市場上生產(chǎn)制作的瀝青材料，可滿足不同等級建筑工程的建造需求。生產(chǎn)廠家通常會把其所生產(chǎn)的瀝青材料劃分為ABCD4 個等級，施工團隊的選購人員需要根據(jù)國家在瀝青材料使用方面的規(guī)定，結合目標公路路面的具體施工要求，選擇與之相對應的瀝青材料進行施工建設。譬如，在主干道公路路面的施工建設過程中，為了保障路面的使用性能，技術人員需要選擇A 級瀝青材料作為瀝青混凝土配合制作的原材料，否則最終的公路建設質(zhì)量很可能無法達到標準。但倘若目標施工的公路路面是次干道，那么技術人員則可以選擇B級瀝青材料完成瀝青混凝土路面的配合制作。當然，除了原定的ABCD4 個等級的瀝青材料之外，有些公路的施工建設過程中還會使用到改性瀝青材料。所謂的改性瀝青材料是根據(jù)目標施工地點的特殊要求，聯(lián)合使用改性劑和機制瀝青所制備而成的材料，這種材料的性能較為特殊，能夠讓特殊公路的使用性能達到理想標準[5]。

2 影響瀝青混凝土實驗配合比的因素分析

2.1 原料因素的影響分析

瀝青混合料的空隙含量，會受到原料自身比重和原料本身吸水率數(shù)據(jù)的影響。因此，不同原料配比會導致瀝青混合料的配合制作結果出現(xiàn)明顯的差異。除此之外，瀝青混合料的抗風化能力也值得引起技術人員的關注，而會影響到瀝青混合料抗風能力的是粒料的硬度。在進行各類原料拌和的過程中，各類原料中所含有的破碎顆粒具體占比，還會直接影響到瀝青混凝土本身的抗磨損能力。

2.2 拌和因素的影響分析

不同型號的材料在混合制作的過程中，如果技術人員使用了錯誤的公式進行溫度控制，最終的混合料拌和效果就會產(chǎn)生極大的變化。在混合料拌和過程中，如果拌和溫度產(chǎn)生了極為劇烈的變化，那么瀝青膠泥所呈現(xiàn)出的性能就很容易受到影響。通常情況下，技術人員需要按照既定拌和溫度標準完成拌和工序，如果拌和溫度超出了既定標準范圍，原材料的性能就會發(fā)生變化。除此之外，拌和工序是否得以順利完成，也是技術人員務必要花費更多時間和精力關注的重點。如果拌和過程中出現(xiàn)了各類突發(fā)狀況，很可能使得瀝青混凝土原材料出現(xiàn)攪拌不充分的問題。在瀝青混凝土混合料制作完成并正常投入使用后，很可能由于拌和工序沒能達到理想標準，最終出現(xiàn)滲油現(xiàn)象，影響到路面的使用性能。

3 路面瀝青混凝土試驗配合比的優(yōu)化設計

3.1 生產(chǎn)配合比的優(yōu)化設計

首先要確定粗集料、細集料、填料的通過百分率及各項密度數(shù)據(jù)，然后進行合成篩分，檢查級配是否滿足要求，然后在最佳油石比確定的過程中，技術人員需要進行至少5 組的馬歇爾試驗。在試驗過程中，使用小型瀝青攪拌機進行瀝青混凝土材料的攪拌工作，通過馬歇爾試驗分析材料的間隙率、飽和度和空隙率，并進行這一系列數(shù)據(jù)的統(tǒng)一對比分析。通過不斷地完善試驗，分析實際優(yōu)勢比和理想配合比之間的差距；通過不斷地試驗優(yōu)化油石比，使其無限度地接近目標理想狀態(tài)。在礦粉用量和熱量倉礦量的配合比確定過程中，技術人員首先要進行目標配比的計算工作，然后按照計算出的數(shù)據(jù)，進行冷料倉的供料速度和比例的試驗。通過不斷的試驗篩選出最佳的配合比，使其最終的配比值達到理想狀態(tài)。

3.2 目標配合比的優(yōu)化設計

目標配合比的優(yōu)化需要達到以下三個目標。

首先，由于不同材料在性能和狀態(tài)上存在明顯的差異，因此為了讓配合比設計變得更為合理，技術人員應當根據(jù)不同材料的性能進行配合設計的提前分析和預測，控制配合比設計試驗過程中所投入的時間成本和經(jīng)濟成本。

其次，瀝青混凝土路面大多是戶外作業(yè)，因此極易受到極端天氣的影響。倘若混凝土瀝青路面施工過程中遭受了暴雨的侵襲，那么很容易影響到路面的施工質(zhì)量?；诖?，技術人員應當盡可能地保障瀝青混凝土路面配合制作過程的水穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性。

最后，油石比是否達到理想狀態(tài)，會極大地影響到瀝青材料的性能，因此在配合比優(yōu)化設計的過程中，需要確立混合油石比達到最佳參數(shù)值的目標[6]。

除此之外，為了使瀝青混凝土路面的施工建設質(zhì)量達到項目施工的各項要求，技術人員需要進行各類原材料使用之前的取樣分析和檢測工作。如果各類原材料的比例用量難以達到理想狀態(tài)，那么配合比設計就在具體的操作使用中落實。在這一系列配合比設計試驗的工作流程中，最值得重視的就是油石比配合試驗。通常情況下，油石比配合試驗的數(shù)據(jù)差異應當控制在0.3%左右，為了使油石比的配合設計變得更為合理，技術人員需要采用多組數(shù)據(jù)配合試驗的方式，不斷進行設計結果的優(yōu)化。在對每組試驗材料進行分析和檢測的過程中，技術人員需要從瀝青飽和程度、穩(wěn)定性能以及材料密度等幾個方面進行考察和分析，從中選擇出最優(yōu)的配合方案，完成油石的配比工作。

3.3 生產(chǎn)配合比的驗證設計

為了確定生產(chǎn)配合比是否達到理想狀態(tài)，技術人員需要在配合比確定后進行再一次的驗證。大多數(shù)技術人員在驗證階段使用的是反向驗證的方法。這種方法既能夠讓礦料等級和密度等級數(shù)據(jù)得到進一步的合理驗證，也能夠驗證馬歇爾試驗的各項細節(jié)流程，確保馬歇爾試驗整體的科學性與合理性。在具體的反向驗證過程中，技術人員需要就馬歇爾模板的使用穩(wěn)定度使用物理力學指標進行坐標關系圖的繪制，借此充分研究瀝青混凝土混合制備過程中的毛體積密度、瀝青飽和度以及礦料間隙率是否達到額定標準。需要注意的是，在瀝青混凝土混合制備的過程中，瀝青用量并不是完全固定的。有些目標公路的施工地點較為特殊，路面性能很容易遭受各類極端天氣的影響。如果目標施工地點的氣候過于炎熱，那么在高速公路和一級公路的瀝青混凝土路面施工建設過程中，技術人員就應當在原有基礎上減少1%～5%的瀝青用量，否則路面很容易出現(xiàn)車轍。如果在反向驗證設計的過程中，發(fā)現(xiàn)最終的驗證效果并不盡如人意，就意味著最初所確定的生產(chǎn)配合比并不理想，此時技術施工人員需要通過不斷優(yōu)化和調(diào)整，更全面地驗證生產(chǎn)配合比。

3.4 最佳配合比設計的確定

在逐步確定礦料合成的級配以及填料的具體用量后，瀝青材料的具體用量成為影響瀝青混凝土性質(zhì)的重要因素。在瀝青用量的斟酌分析過程中，技術人員不僅需要進一步考量瀝青混凝土制備過程中的最佳性能指標，還需要從具體路面施工的難度控制角度出發(fā)，合理完成瀝青混合料的制備工作。如果瀝青混合料制備完成后，其本身的流動性無法達到既定標準，路面施工質(zhì)量就會受到極大的影響。在瀝青用料確定的過程中，技術人員需要使用控制變量法進行配合比的優(yōu)化設計。在其他變量數(shù)據(jù)不發(fā)生改變的情況下，只改變?yōu)r青的使用量，瀝青混合料的流動性能會隨之發(fā)生變化。瀝青使用量的添加會讓瀝青混合料的流動性得到進一步的完善，這能使最終的測試數(shù)值達到更為理想的狀態(tài)。在綜合考慮了多方面的影響因素后，技術人員需要確定最佳的配合比設計參數(shù)。

4 結語

總而言之，唯有通過不斷的試驗優(yōu)化來確定路面瀝青混凝土試驗配比的各項數(shù)值，才能夠確保公路路面的施工質(zhì)量達到國家既定標準，使路面瀝青混凝土性能變得更為穩(wěn)定，并且在路面投入使用后，能夠為交通參與者創(chuàng)造更為穩(wěn)固、更為安全的外部交通環(huán)境，降低出現(xiàn)交通事故的概率。