淺談排水瀝青混合料目標配合比設計方法及要點

劉酉庚

摘要 文章旨在深入探討排水瀝青混合料目標配合比設計方法及其關鍵要點，為提高道路工程質(zhì)量和性能提供理論支持。通過室內(nèi)試驗，對排水瀝青混合料空隙率與2.36 mm關鍵篩孔的相關性、級配和最佳瀝青用量等進行了研究，結(jié)果表明，空隙率與2.36 mm通過率呈線性關系，2.36 mm通過率越大，空隙率就越?。灰阅繕丝障堵屎Y選級配，以析漏飛散試驗確定最佳油石比，由此得出的排水瀝青混合料各項指標均滿足規(guī)范要求，試驗路段實施效果良好。

關鍵詞 瀝青混合料；配合比設計；PAC-13；瀝青膜厚度；目標空隙率

中圖分類號U416.217文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）10-0084-03

0 引言

隨著城市化進程的不斷推進和人們對道路質(zhì)量及安全性的日益關注，排水瀝青混合料作為道路工程的重要材料，其性能優(yōu)化及配合比設計成為工程領域研究的熱點之一[1]。在道路工程中，排水瀝青混合料不僅要承受交通流、氣象條件等多方面復雜環(huán)境的影響，同時還需滿足道路排水、抗滑性、耐久性等方面的工程性能要求[2]。

排水瀝青混合料屬于嵌擠型混合料，空隙率通常為18%～25%，滲水系數(shù)要求大于5 000 ml/min，以便迅速排出路表水。同時，因其獨特的骨架-空隙結(jié)構(gòu)，配合比設計需要保證空隙率，還要滿足混合料各項性能指標要求，所以配合比設計尤為重要[3]。該文以某高速公路項目PAC-13排水瀝青混合料的目標配合比設計為例，介紹排水瀝青混合料配合比設計方法及要點。

1 目標配合比設計

1.1 原材料

配合比設計所用的原材料包括SBS改性瀝青、HAV高黏度改性添加劑礦料（粗、細集料及礦粉）等，材料的技術指標須符合設計要求。

1.1.1 高黏改性瀝青

該文采用高黏度改性劑和SBS改性瀝青，進行復合改性為高黏改性瀝青。高黏劑的摻量為SBS改性瀝青：高黏度改性添加劑等于92∶8。排水路面高黏改性瀝青各項指標檢測結(jié)果見表1所示。

1.1.2 集料

碎石采用玄武巖碎石，規(guī)格為9.5～13.2 mm碎石和4.75～9.5 mm碎石，其技術指標見表2所示。

1.2 確定礦料級配

礦料級配的選擇是目標配合比設計的關鍵，良好的礦料級配不僅能提高瀝青混合料的各項性能，還能降低瀝青用量，節(jié)約施工成本。

依據(jù)《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》（JTG F40—2004）中級配設計的一般方法，根據(jù)集料篩分結(jié)果，在設計文件規(guī)定的工程設計級配范圍內(nèi)，調(diào)試選出三組不同2.36 mm通過率的礦料級配作為初選級配。調(diào)試出初選級配后，計算初選級配的集料表面積，并根據(jù)期望的瀝青膜厚度（該項目為12 μm），計算預估每一組混合料的初試瀝青用量。按照初試瀝青用量，分別進行馬歇爾試驗，用體積法測得試件毛體積相對密度，并計算空隙率等指標。依據(jù)馬歇爾試驗結(jié)果，繪制出2.36 mm通過率與空隙率的關系曲線，如圖1所示。

由圖1可知，空隙率與2.36 mm通過率呈線性關系；2.36 mm通過率越大，空隙率就越小；目標空隙率為22%，2.36 mm通過率則為13%。

表3為各檔集料篩分及合成級配，圖2為排水瀝青混合料礦料級配。從表3和圖2中可以看出，級配1的2.36 mm通過率為13.4，與上述計算結(jié)果相接近，因此初選級配1作為后續(xù)試驗級配。

1.3 瀝青混合料性能檢驗

確定最佳油石比后，則進行瀝青混合料的性能檢驗，檢驗項目包括體積指標（馬歇爾試驗）、水穩(wěn)定性（浸水馬歇爾、凍融劈裂試驗）、高溫穩(wěn)定性（車轍試驗）、滲水系數(shù)、析漏損失、飛散損失等，檢驗結(jié)果均符合設計要求。該項目瀝青混合料性能檢驗結(jié)果見表4所示：

1.4 PAC-13瀝青混合料配合比各項材料用量

完成瀝青混合料性能檢驗后，便可得出該項目PAC-13瀝青混合料配合比的各項材料用量，其結(jié)果見表5所示：

2 配合比設計中的要點

瀝青混合料配合比設計應按照規(guī)范規(guī)定和工程設計要求，結(jié)合氣候條件、地理位置特點，設計出合理的礦料級配、最佳瀝青用量，使瀝青混合料的各項指標均能達到良好的效果，對指導瀝青路面施工、改善路面結(jié)構(gòu)性能、延長路面使用壽命、提高經(jīng)濟和社會效益，具有十分重要的意義。

（1）根據(jù)我國工程經(jīng)驗，排水瀝青混合料目標空隙率一般為20%左右。但目標空隙率的選擇還需結(jié)合工程實際進行綜合考慮，為取得更好的排水、降噪等效果，也可將目標空隙率取為20%以上。

（2）初選級配應根據(jù)工程設計文件或規(guī)范規(guī)定的級配范圍進行調(diào)試，PAC-13排水瀝青混合料的關鍵篩孔為2.36 mm，通常以關鍵篩孔通過率的級配中值、級配中值±3%的間隔控制為宜，作為三組的初選級配。

（3）排水瀝青混合料通過增加集料表面的瀝青膜厚度，提高瀝青路面性能。我國排水瀝青路面工程一般采用12～14 μm瀝青膜厚度，同時應結(jié)合工程實際和以往項目經(jīng)驗綜合考慮期望的瀝青膜厚度。

（4）應以飛散試驗結(jié)果的拐點作為最小的瀝青用量（OAC1），以析漏試驗的拐點作為最大的瀝青用量（OAC2）。在OAC1～OAC2范圍內(nèi)，參照馬歇爾試驗結(jié)果并結(jié)合工程實際，確定最佳的瀝青用量。

（5）混合料性能檢驗的各項指標應符合規(guī)定的技術要求。不符合要求時應調(diào)整級配或瀝青用量，重新進行檢驗，直至符合要求為止。

3 試驗路施工效果分析

選擇某高速公路養(yǎng)護段300 m作為試驗段，為驗證配合比設計路面的功能效果，對實施路段的排水能力、抗滑能力和降噪能力進行檢測，并與相鄰路段SMA路面進行對比分析。

3.1 排水性能檢測

試驗選擇三個檢測點，分別處于兩側(cè)以及中間位置樁號，由小樁號到大樁號分別為A、B、C三點，利用道路滲水儀按照規(guī)范要求對路面滲水系數(shù)進行檢測。試驗結(jié)果表明，A處檢測三個點滲透系數(shù)平均為5 630 ml/min；B處檢測三個點滲透系數(shù)平均為5 450 ml/min，C處檢測三個點滲透系數(shù)平均為5 715 ml/min。排水瀝青路面滲水系數(shù)要求大于5 000 ml/min，檢測結(jié)果滿足施工設計要求。

3.2 降噪性能檢測

在路側(cè)1 m范圍內(nèi)安裝檢測噪聲裝置，分別測試車輛在100 km/h速度下排水路面的噪聲以及SMA路面噪聲。結(jié)果顯示，排水瀝青路面噪聲平均為73 dB，SMA路面噪聲平均為77 dB，降低噪聲效果明顯。

3.3 抗滑性能檢測

試驗隨機抽取三個檢測點，采用擺式摩擦儀對排水瀝青路面以及SMA路面進行擺值檢測。結(jié)果顯示，排水瀝青路面鋪筑后具有很好的抗滑能力，其擺值可以達到70以上，相較于SMA擺值僅為50左右，提高了20%以上。規(guī)范要求大于54，抗滑能力滿足施工設計要求。

4 結(jié)語

通過對排水瀝青混合料目標配合比設計方法及其關鍵要點的深入研究，該文總結(jié)了以下幾點主要成果：

（1）對不同國家配合比設計方法進行了比較和分析，深入剖析了各種方法的優(yōu)劣勢，總結(jié)出我國配合比的方法流程。

（2）空隙率與2.36 mm關鍵篩孔通過率呈線性關系，2.36 mm通過率越大，空隙率就越小。

（3）對設計的配合比進行驗證，混合料各項指標均滿足設計要求，且各項功能指標效果良好，滲水系數(shù)能達到5 000 ml/min以上，相比SMA路面降低噪聲4 dB，擺值能達到70以上。

參考文獻

[1]王旭平. 排水瀝青路面混合料設計及性能分析[J]. 交通世界， 2023（30）： 19-21.

[2]張小勇. OGFC-13排水瀝青路面應用技術研究[J]. 交通世界， 2023（11）： 125-127.

[3]黃豐， 劉沛榮， 王燦升， 等. 高連通空隙特征的排水瀝青混合料技術研究[J]. 公路交通科技， 2023（1）： 41-47.