淺析如何進行路面瀝青混合料配合比設計

賈大波

（山西省公路工程監理技術咨詢公司，山西 太原 030006）

瀝青混合料配合比設計是工程設計的主要組成部分，也是公路工程施工技術管理的主要內容之一。通過瀝青混合料配合比設計，選用符合規范及設計圖紙要求的原材料，使路面瀝青混合料材料組成設計建立在科學、經濟的基礎上，使設計在技術上是可靠的，經濟上也是合理的。

瀝青混合料配合比的設計必須在對同類公路配合比設計和使用情況調查研究的基礎上，充分借鑒成功的經驗，選用符合要求的材料，進行配比設計。同時應根據氣候條件，交通條件，使用層次確定本工程瀝青路面各層次的級配范圍，而不能照搬規范的級配范圍，因為規范規定的級配范圍，它適用于全國，適用于不同道路等級，不同氣候條件，不同交通條件，不同層次等情況，所以這個范圍必然只能規定的很寬，所以我們在確定各路面結構層標準級配范圍時，不應原封不動地套用，并把標準配合比盡量接近中值。目前在我省一些行駛重載交通的幾條高速公路上,充分吸收外地的經驗，逐漸改為采用粗型的密級配瀝青混合料，并配合成平坦的S型的級配曲線。調整級配時，適當減少靠近最大粒徑的粗集料和細集料中較細部分的比例，控制礦粉含量，適當增加中間擋次的粗集料如4.75～9.5 mm，9.5～13.2 mm含量，這種S型級配的瀝青混合料屬于嵌擠密實型級配，具有適宜的空隙率，滲水性小，有較好的高溫穩定性，表面還具有較大的構造深度。但這種S型混合料特別要求加強壓實，提高壓實度，才能取得良好的效果。

1 瀝青混合料組成設計

瀝青混合料配比設計方法，采用馬歇爾試驗方法作為標準設計方法，當采用其他設計方法應用馬歇爾設計方法進行檢驗。除瀝青混合料各項指標：穩定度、流值、空隙率，礦料間隙率必須符合要求外，還必須進行高溫抗車轍性能，水穩定性、抗裂性試驗以檢驗設計的合理性。混合料配比設計的3個階段：

1.1 目標配合比設計階段

用工程實際使用的粗、細集料、填料進行篩分后采用電子計算機的電子表格或圖解，試算確定在符合級配要求情況下的摻配比例，通過不同瀝青用量的馬歇爾穩定度試驗，根據孔隙率、穩定度、流值、飽和度、礦料間隙率（VMA），確定目標配合比，供拌和機確定各冷料倉的供料比例、進料速度及進行生產配比試拌時使用。

對于高速公路公稱最大粒徑≤19 mm的密級配瀝青混合料（AC）、SMA、OGFC還必須進行下列試驗，其技術指標必須符合規范或設計要求。①必須在規定的試驗條件下進行車轍試驗，其動穩定度應符合規范或設計圖紙要求。②必須在規定的試驗條件下進行浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗檢驗其水穩定性，其技術性能必須符合規范要求。

1.2 生產配合比設計階段

（1）首先根據礦料級配類型選擇拌和機振動篩篩孔直徑，使幾個熱料倉的材料大致相同，最大篩孔應使超粒徑料排出，使最大粒徑篩孔通過量符合設計要求，其余篩孔應能較好控制13.2mm、或9.5 mm、4.75 mm、2.36 mm的含量。試驗時，按目標配合比設計確定的各種料的比例上料、烘干、過篩后取樣進行篩分，根據篩分結果進行礦料級配計算，確定各熱料倉比例，為較準確確定，一般要至少進行5～6次上料、篩分。

拌和機熱料倉的選用：

Ac-25，4# 倉：20～35mm；3# 倉：10～20 mm；2# 倉：4～10 mm；1#倉：0～4 mm；

Ac-20，4# 倉：20～30 mm；3# 倉：10～20 mm；2# 倉：4～10 mm；1#倉：0～4 mm；

Ac-16，4# 倉：11～22 mm；3# 倉：6（7）～11 mm；2# 倉：3.54～6 mm；1#倉：0～3.5 mm；

（2）根據目標配比設計初步確定瀝青用量（油石比），上下浮動±0.2%，制瀝青混合料馬氏試件，進行穩定度、流值、空隙率、礦料間隙率、飽和度試驗，根據試驗結果，確定最佳瀝青用量，當生產配比確定瀝青用量與目標配比不同時（＞0.2%），還必須進行動穩定度及水穩定性檢驗。

1.3 生產配比驗證階段

按生產配比結果在拌和機進行瀝青混合料試拌，按監理工程師批準的施工工藝鋪筑試驗路段，并取樣進行用油量（油石比）篩分，馬歇爾試驗，同時從路上鉆取芯樣觀察并測定，空隙大小，由此確定施工配比，施工配比批準后，一般在施工過程中不得隨意變更。

2 準確地測試數據是混合料配比設計的基礎

瀝青混合料配比設計時，最重要指標是空隙率，如何準確計算出在規定礦料級配下各種不同用油量的混合料空隙率，對正確確定混合料配比十分重要。

混合料空隙率：VV=（1-rf/rt）×100

式中：rt：瀝青混合料的最大理論相對密度；

rf：壓實試件的毛體積相對密度。

2.1 確定瀝青混合料的最大理論相對的密度

（1）對非改性瀝青混合料，在成型馬歇爾試件時，以預估的最佳油石比拌和兩組混合料，采用真空法（TO711—1993）實測最大相對密度，取平均值，并計算合成礦料的有效相對密度rse。

根據計算的合成礦料相對密度，計算其余油石比試件混合料的最大理論相對密度。

（2）改性瀝青混合料：由于很難分散瀝青混合料，有效相對密度采取直接測定粗集料毛體積相對密度或表觀相對密度，對細集料、礦粉采用測表觀相對密度，計算合成礦料的毛體積相對密度，根據油石比（用油量）計算瀝青混合料最大理論相對密度。

2.2 測定壓實試件的毛體積相對密度

測定試件密度方法按現行JTJ052—2000試驗規程有表干法、水中重法、蠟封法、體積法。在進行混合料配比設計時，一般采用表干法，此法適用于測定吸水率不大于2%的瀝青混合料；當試件吸水率＞2%時，則應采用蠟封法。

3 瀝青混合料設計中的幾點意見

（1）混合料配比設計時，優先考慮的指標是空隙率，但在確定空隙率要求（規定）值，要充分考慮交通組成和交通量大小，不宜僅為“減小滲水”而要求低空隙率。

（2）粒徑與層厚現行規范規定瀝青層一層的壓實厚度不宜小于集料公稱最大粒徑的2.5～3倍，以減少離析、便于壓實。但我們在執行此規范時，應根據當地的氣候，特別是交通量的組成確定瀝青路面各層的級配，而不宜千遍一律都執行集料的公稱最大粒徑一律要大于層厚的3倍。

注：集料最大粒徑：指集料的100%都要求通過的最小的標準篩篩孔尺寸。

集料的公稱最大粒徑：指集料可能全部通過或允許有少量不通過的最小標準篩篩孔尺寸，通常比集料最大粒徑小一個粒徑組。

（3）上面層用防滑料時對4.75 mm以下骨料宜采用石灰巖機質砂。

（4）關于改性瀝青：瀝青路面采用改性瀝青能較大提高瀝青路面高溫穩定性及低溫抗裂性，但如果過高估計了改性瀝青作用，不認真進行其他材料的選用及礦料級配的設計，不注意提高施工水平，同樣會使路面早期損壞，這方面省內、省外都有。

此外，試驗中必須注意做到六個“正確”，即正確制備馬氏試件、正確確定馬氏密度、正確確定瀝青混合料最大理論相對密度、正確確定粗集料毛體積相對密度測定、正確確定細集料表觀相對密度測定、正確確定礦粉表觀相對密度測定，才能更好的做到路面瀝青混合料配合比設計的科學性和經濟性。