瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)分析

陳金龍

（匯通路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，河北 高碑店 074099）

0 引言

瀝青混合料路面作為一種路面結(jié)構(gòu)形式，以其行車舒適、噪聲低、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于公路建設(shè)中。但是國內(nèi)的瀝青路面普遍存在工程的耐久性和早期損壞兩大突出問題。造成這種情況有各個(gè)方面的原因，其中很重要的一個(gè)原因就是瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)不合理。而作為面層，它是為行車提供安全、經(jīng)濟(jì)、舒適的服務(wù)，并直接承受汽車荷載作用和自然因素的影響，因此在瀝青面層施工中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)是搞好混合料的組成設(shè)計(jì)，要綜合考慮其高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、耐久性、抗滑性、抗疲勞性、及施工的難易程度等問題。

隨著當(dāng)前經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，帶來的交通量迅速增長，車輛軸載也顯著增加，局部地區(qū)超載現(xiàn)象依然不斷，給瀝青路面帶來了嚴(yán)重的早期質(zhì)量破壞，主要體現(xiàn)兩個(gè)方面一是裂縫，二是車轍。因此，這給瀝青路面的使用品質(zhì)提出了愈來愈高的要求，如何做好瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)成為擺在國內(nèi)外技術(shù)人員面前亟待解決的一項(xiàng)重要課題。

1 原材料的標(biāo)準(zhǔn)與選擇

要保證工程質(zhì)量，必須對(duì)工程材料進(jìn)行嚴(yán)格的選擇和檢驗(yàn)，這也是在瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)前必不可少的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。選擇、確定原材料應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)文件對(duì)路面結(jié)構(gòu)和使用品質(zhì)的要求，按照《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》（JTJ 058—2000）的相關(guān)規(guī)定，結(jié)合地材的供應(yīng)情況，按照相關(guān)試驗(yàn)規(guī)程的要求進(jìn)行檢驗(yàn)，然后擇優(yōu)選材，使材料的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都符合規(guī)定的技術(shù)要求。

礦料的級(jí)配組成是影響瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的主要因素之一，國內(nèi)外研究資料表明，瀝青混合料的高溫抗車轍能力有60%依賴于礦料級(jí)配的嵌擠作用，瀝青混合料的粘結(jié)性能只有40%的貢獻(xiàn)。因此，通過目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)優(yōu)選礦料的合理級(jí)配，確定最佳瀝青用量至關(guān)重要。

1.1 瀝青的選擇

瀝青混凝土中的瀝青結(jié)合料應(yīng)有較高的粘度，以保證有足夠的高溫穩(wěn)定性和低溫韌性，因此應(yīng)選用有良好粘結(jié)性能和感溫性能的重交通道路石油瀝青或改性瀝青作為瀝青混凝土的瀝青結(jié)合料。[6]按我國現(xiàn)行國標(biāo)規(guī)定：對(duì)高速公路、一級(jí)公路、城市快速路、主干路用瀝青混合料的瀝青，應(yīng)采用符合《重交通道路石油瀝青質(zhì)量要求》規(guī)定的瀝青（如AH—50～AH—130等），對(duì)于其他道路用瀝青混合料的瀝青，應(yīng)采用符合《中、輕交通道路石油瀝青質(zhì)量要求》規(guī)定的瀝青（如A—60～A—100）。本項(xiàng)目考慮到滄州地區(qū)滄州的氣候概況是：四季分明，溫度適中，光照充足，雨熱同季，降水集中，災(zāi)害性天氣常有發(fā)生，春旱、夏澇、秋爽、冬干，選用東營供應(yīng)的A級(jí)70＃道路石油瀝青，AH—70＃廣泛應(yīng)用于路面表層的道路施工中，對(duì)提高瀝青路面的品質(zhì)有極大提高。

1.2 集料的選擇

組成瀝青混凝土的原材料主要有：不同規(guī)格的粗集料、細(xì)集料、填充料（礦粉）、膠結(jié)料（瀝青）。選擇原材料按以下原則：技術(shù)性好（滿足技術(shù)指標(biāo)要求），經(jīng)濟(jì)性好，結(jié)合環(huán)保就地取材。

1.2.1 粗集料的選擇

粗集料在瀝青混凝土面層中的作用是通過顆粒間的嵌鎖作用提供穩(wěn)定性，通過其摩擦作用抵抗位移。其形狀和表面紋理都影響瀝青混凝土的穩(wěn)定性，所以選擇粗集料時(shí)，要嚴(yán)格按照粗集料的技術(shù)要求選擇。粗集料的粒徑應(yīng)按國標(biāo)要求規(guī)定的《瀝青面層用的粗集料規(guī)格》的規(guī)定選用。即壓碎值、磨光值、吸水率、粘附性針偏狀顆粒含量等均符合要求。

1.2.2 細(xì)集料的選擇

用于拌制瀝青混合料的細(xì)集料，可以采用天然砂、人工砂或屑。細(xì)集料對(duì)粗集料形成骨架起嵌擠填充作用，同時(shí)受瀝青粘結(jié)性能影響很大。因此，應(yīng)嚴(yán)格控制集料的含泥量、無風(fēng)化和無雜質(zhì)，保證干燥、潔凈。

1.2.3 填料的選擇

瀝青混合料中必須采用石灰?guī)r或巖漿中的強(qiáng)基性巖石等增水性石料需磨細(xì)得到的礦粉，原石料中的泥土雜質(zhì)應(yīng)除凈，礦粉應(yīng)干燥潔凈能自由地從礦粉倉流出，其填料表觀密度不小于2.45t／m3，含水量不大于1%，水系數(shù)小于1，其各粒徑的粒度范圍一定要滿足規(guī)范要求。

2 瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)

瀝青混合料馬歇爾目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)分為礦料配合比設(shè)計(jì)和瀝青最佳用量確定兩部分，第一步，根據(jù)道路等級(jí)、路面類型、所處的結(jié)構(gòu)層位和規(guī)范確定瀝青混合料的類型和礦料的級(jí)配類型，然后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)取樣對(duì)粗集料、細(xì)集料和礦粉進(jìn)行篩析試驗(yàn)并分別繪出各組成材料的篩分曲線，同時(shí)測(cè)定各組成部分的相對(duì)密度，最后根據(jù)篩分試驗(yàn)資料計(jì)算和調(diào)整礦料配合比；第二步，為了確定瀝青混合料的最佳瀝青用量，先制作五個(gè)或五個(gè)以上試樣，并測(cè)定其物理指標(biāo)：毛體積密度、理論最大密度、空隙率、瀝青體積百分比、礦料百分率、礦料間隙率瀝青飽和度，然后測(cè)定力學(xué)指標(biāo)：穩(wěn)定度、流值和馬歇爾模數(shù)；最后對(duì)馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，進(jìn)行水穩(wěn)定性和抗車轍能力檢驗(yàn)。根據(jù)驗(yàn)證結(jié)果，若達(dá)不到相關(guān)規(guī)定則另選材料、調(diào)整級(jí)配或采取其他措施重做試驗(yàn)，直到符合要求，確定出較理想的目標(biāo)配合比。

2.1 礦料級(jí)配組成

選擇合適的瀝青混合料級(jí)配類型是確保瀝青凝土路面面層質(zhì)量的前提。厚度一定的瀝青面層，若按《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》最低要求選擇級(jí)配類型，則瀝青混合料集料的粒徑普遍偏大，何況還有0～5%的顆粒超過最大粒徑，這樣勢(shì)必對(duì)瀝青混凝土路面的施工帶來難以解決的施工難度，如攤鋪機(jī)的熨平板易拉動(dòng)大粒徑的骨料，尤其比最大粒徑大0～5%的超粒徑骨料；若采用細(xì)料彌補(bǔ)，易破壞瀝青混凝土混合料的級(jí)配，使局部部位的面層壓實(shí)度難以控制，或使瀝青混凝土面層空隙率偏大，滲水嚴(yán)重等。這使我們?cè)谶x材上有了很大的局限性，要實(shí)現(xiàn)這一配合比的合理選擇，必須通過兩種渠道來把關(guān)：一是盡量多地考察集料資源；二是拌和機(jī)的振動(dòng)篩一定要根據(jù)不同級(jí)配類型要求的篩孔專門定做。通過試驗(yàn)和規(guī)范規(guī)定確定礦料的最佳級(jí)配為10～20mm為25%，5～15mm為28%，3～5mm為25%，0～5mm為12%，中砂為10%，礦粉為0。

2.2 高溫性能檢驗(yàn)

按最佳瀝青用量OAC制作車轍試驗(yàn)試件，按試驗(yàn)規(guī)程方法，在60℃條件下用車轍試驗(yàn)機(jī)對(duì)設(shè)計(jì)的瀝青用量檢驗(yàn)其動(dòng)穩(wěn)定度。當(dāng)最佳瀝青用量OAC與兩個(gè)初始值OAC1和OAC2相差甚大時(shí)，宜將OAC與OAC1或OAC2分別制作試件進(jìn)行車轍試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)OAC作適當(dāng)調(diào)整，如不符合要求，應(yīng)重新進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。

抗車轍能力校核檢驗(yàn)，按我國現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定，用于上面層和中面層的瀝青混合料，在60℃是車轍實(shí)驗(yàn)的動(dòng)穩(wěn)定度，對(duì)高速公路、城市快速路宜不小于800次／mm；對(duì)一級(jí)公路及城市干路宜不小于600次／mm.如不符合要求，應(yīng)對(duì)礦料級(jí)配或?yàn)r青用量進(jìn)行調(diào)整，重新進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。

3 結(jié)語

要做好一組瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)，首先應(yīng)保證原材料的質(zhì)量，其次要提高試驗(yàn)人員的操作技能，保證試驗(yàn)儀器精度，嚴(yán)格按試驗(yàn)規(guī)程操作，將試驗(yàn)誤差減少到最小程度。目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)是瀝青混合料三階段中最重要的階段，也是實(shí)現(xiàn)后兩個(gè)階段（生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)階段和生產(chǎn)配合比驗(yàn)證階段）從理論到實(shí)際的關(guān)鍵一個(gè)階段，只有這樣，瀝青路面的質(zhì)量才能得到有效的保障。

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