淺談瀝青混凝土路面的配合比設計

杜月林

（山西省公路局忻州公路分局勘察設計所，山西 忻州 034000）

隨著公路質量要求與規范、設計要求的不斷提高，公路工程對瀝青混凝土面層的要求也不斷提高。瀝青混凝土的配合比設計是瀝青路面施工的前奏，不但影響路面的施工質量，而且對路面的使用壽命及舒適性、安全性有著重要的影響?，F結合忻黑線路面改造工程中瀝青混凝土路面的配合比設計淺談配合比設計的重要性。

1 瀝青混凝土配合比設計的原則及目的

瀝青混凝土配合比設計的原則是：①混合料能承受繁重交通：抗車轍能力；②具有足夠的表面構造深度：抗滑性；③抵御自然外界條件的損害：不透水性、高溫穩定性、低溫抗裂性；④長期使用性：耐久性；⑤施工的和易性等。

配合比設計的主要目的是確定組成瀝青混凝土的各種材料的比例，使其既能滿足規范的要求，又符合經濟的原則。

針對處于不同路面結構層的瀝青混凝土的配合比設計，又有著各自不同的設計要求：對處于下面層的瀝青混凝土，配合比設計的重點考慮水穩定性、抗車轍能力、彎拉強度兼顧耐久性；中面層瀝青混凝土重點考慮密水性、水穩性、抗車轍能力、抗裂性能兼顧耐疲勞性能；上面層配合比設計的重點考慮抗車轍能力、抗滑性能、水穩定性兼顧封水性要求；下面層配合比設計的空隙率為不大于6%，中、上面層設計空隙率為不大于4%。

2 瀝青混凝土對材料的要求

瀝青混凝土配合比的首要任務是確定用于瀝青混凝土的各種材料的質量及組成，材料的選擇是瀝青混凝土的配合比設計的前提。組成瀝青混凝土的材料主要分為粗集料（方孔篩2.36 mm以上的顆粒）、細集料（0.075～2.36 mm之間的顆粒）、填料（礦粉等0.075 mm以下的材料）及結合料（瀝青、改性瀝青）。

2.1 粗集料的選擇

瀝青混凝土所需粗集料必須為經過二次破碎的石料，碎石的新鮮破碎面至少為4個，無風化、軟弱顆粒等；所用碎石必須潔凈、干燥、無泥土、雜草等雜物；使用的各種粗集料必須經試驗壓碎值、洛杉磯磨耗損失、針片狀含量、密度、含泥量、視密度、與瀝青的粘附性、級配等指標，上面層用碎石還要測試磨光值，合格后經監理工程師認可，方可采用。

2.2 細集料的選擇

細集料主要為天然砂及機制砂。細集料使用前主要檢測視密度、堅固性和砂當量指標，合格后采用。

為保證瀝青混凝土的穩定性及與瀝青的粘附性，盡量減少對天然砂的使用量。中、下面層瀝青混凝土可采用部分天然砂代替部分細集料（但不得超過細集料用量的50%，集料總量的10%），并通過對摻入一定的天然砂的混合料作水穩性檢驗，評價水穩性是否符合要求，決定天然砂的用量。上面層中不得摻入天然砂。

2.3 填料的要求

瀝青混凝土填料主要為礦粉，礦粉必須為石灰巖或閃長巖磨制成。為保證瀝青混凝土的水穩定性，拌合站回收的粉塵不得采用。礦粉的檢測項目主要為含水量、粒度范圍及塑性指數、親水系數等。

2.4 瀝青的要求

本工程采用的瀝青為重交通道路石油瀝青。選定瀝青之后，試驗人員現場取樣送質量交通監督站進行十項全分析試驗，結果見表1。

表1

2.5 其他的質量要求

集料：為降低集料中的粉塵含量，保證碎石的粒徑規格，在儲料場設置二次篩分設備，對碎石在進場前進行二次篩分，并分別堆放。規格相鄰的兩種集料分開堆放，中間采用漿砌片石隔離墻隔離，所有集料設置防雨棚，防止雨水、灰塵等降低材料的使用質量。

礦粉：礦粉存儲在專門的礦粉倉內，切實做好防水、防潮措施，保證礦粉質量。

瀝青：現場的瀝青加熱、存儲設備設置防雨棚，禁止雨水及地表水流入瀝青內，降低瀝青的加熱溫度及瀝青的質量。

3 配合比設計

嚴格按照三階段進行設計：目標配合比設計階段、生產配合比設計階段、生產配合比驗證階段。

3.1 目標配合比設計階段

采用工程實際使用的原材料，通過篩分確定各種規格集料的級配組成，并用圖表法計算各種材料的用量比例，配成符合規范要求的級配，并通過馬歇爾試驗確定最佳瀝青用量，以供拌合機確定冷料倉供料的比例、進料速度。

在確定混合料的級配時，使級配在符合規范范圍內的前提下，盡量使級配曲線接近級配范圍的中值，保證混合料的施工和易性。

根據計算的礦料組成和根據經驗估計的油石比，按0.5%間隔變化，取5個不同的油石比進行馬歇爾試驗，利用最大理論密度儀測定試件的最大理論密度，利用蠟封水中重法測定瀝青混凝土試件的視密度，并計算空隙率、瀝青飽和度、礦料間隙率、粉膠比等物理指標進行體積組成分析；測定馬歇爾穩定度及流值等物理力學性質；檢驗動穩定度、殘留穩定度等技術指標。

根據試驗結果分別繪制油石比——密度、油石比——穩定度、油石比——空隙率、油石比——流值、油石比——飽和度曲線，并根據曲線確定最佳油石比（瀝青用量）。

根據所繪制的曲線，在圖中查出相對應于瀝青混凝土最大密度的瀝青用量a1＝5.4，相對應于穩定度最大的瀝青用量a2＝4.95，相對應于規定空隙率中值的瀝青用量 a3＝4.7，三者的平均值為瀝青用量的初始值OAC1＝5.02。

根據各項指標均符合規范要求的瀝青用量 OACmin＝4.1，OACmax＝5.5，則 OAC2＝4.8。

根據忻州地區的氣溫情況及交通量狀況，選擇4.9%為最佳瀝青用量。

最佳瀝青用量確定后，根據此瀝青用量拌和混合料并進行動穩定性檢測——車轍試驗，試驗結果動穩定度為2 200次/mm，大于設計要求的1 500次/mm，符合設計要求。

3.2 生產配合比設計階段

拌和站按照目標配合比提供的各種材料的比例用量進行上料烘干，在經過二次篩分后進入熱料倉的材料中分別取樣，進行篩分試驗，用圖解法或計算法確定各熱料倉材料的用量比例，配成符合規范要求的級配；確定拌和站控制室上料拌和的依據，并以目標配合比最佳瀝青用量的±0.3%進行馬歇爾試驗，確定拌和機采用的瀝青用量，同時，還應反復調整冷料倉供料比例，使拌和機各熱料倉內的料量均衡。

拌和站的熱料倉為4個，震動篩的設置原則應盡量使每個熱料倉內參與配比的混合料重量相等，以降低對某一用量相對較大的熱料倉的損害。

3.3 生產配合比的驗證

根據確定的生產配合比，拌和站上料拌和，并鋪筑試驗段，在拌和站取料進行馬歇爾試驗，同時，在路上鉆芯檢驗，由此確定生產用的標準配合比。

生產過程中，經確定的標準配合比未經監理工程師和試驗人員的同意，不得隨意變動。如料場的原材料發生變動，試驗人員必須及時對原材料進行篩分并調整生產配合比，保證生產的混合料質量穩定。

4 結束語

配合比的選擇是保證瀝青混凝土路面質量的前提。在有條件的情況下，作好配合比工作的同時，取樣瀝青進行運動粘度試驗，繪制粘－溫曲線，以粘度170±20 m2/s時的溫度作為拌和溫度；以280±20 m2/s時的溫度作為擊實溫度。

在級配選擇時，為提高路面的強度、摩擦系數及構造深度，同時，降低路面的透水性，可使粗集料（2.36 mm以上）的通過率接近級配曲線下限，以下的顆粒含量接近級配的下限。

實際生產過程中，參與拌和的集料千變萬化，試驗人員必須隨時檢測集料的變化，還必須每日檢測拌和混合料的級配，并通過路上的實際碾壓情況，根據經驗及施工現場的要求進行適當的調整，保證級配符合要求。并隨時對配合比進行調整，合理配料，保證瀝青混凝土的各項質量指標符合規范要求。