高速公路路面上面層瀝青混合料配合比設計

一、引言

高等級公路是專供汽車高速行駛的公路，路面具有較好的高溫穩(wěn)定性能、抗水損害能力和耐久性。永寧高速公路（三明段）瀝青混凝土路面主線采用三層式瀝青混凝土路面結構。本文著重闡述上面層的配合比設計。

二、瀝青混合料目標配合比設計

1、原材料

①瀝青膠結料

采用新加坡“埃索”AH-70重油瀝青，瀝青實測試驗結果如下表1：

表1 實測指標

②集料

集料的性能分為兩類：一類是集料的認同特性，包括粗細集料的棱角性， 扁平和細長顆粒含量及粘土含量，屬強制性標準；另一類是集料的資源特性，它包括韌度、堅固性和有害物質(zhì)含量，屬于地區(qū)性標準。

本次采用反擊式碎石機生產(chǎn)的輝綠巖集料：9.5～16mm、4.75～9.5mm、2.36～4.75mm、0～2.36mm。按照現(xiàn)行規(guī)范進行相關試驗, 視密度2.890g/cm3（≥2.500），砂當量68%（≥60）, ＜0.075mm的顆粒含量8.8% (≤15)。

③填料

填料采用石灰?guī)r等憎水性石料磨細得到的礦粉,無雜質(zhì),通過0.075mm孔徑的顆粒含量＞80%，無團粒結塊現(xiàn)象，含水量不大于1%。

表2 粗集料試驗結果匯總表

2、瀝青混合料目標配合比設計及驗證

測定瀝青不同溫度下的表觀粘度，繪出瀝青的粘度曲線，在粘度曲線上取(0.17±0.02)Pa·s時的溫度作為拌和溫度控制范圍, 以(0.28±0.02)Pa·s時的溫度作為壓實成型溫度控制范圍, 從而確定重油瀝青拌和溫度范圍為160℃～170℃，擊實溫度范圍為142℃～148℃。

①礦料配合比確定

對多次取樣材料進行篩分試驗，最終確定最佳比例（表3）

②選擇設計級配的瀝青用量

表3 選定的礦料最佳比例

根據(jù)規(guī)范，分別采用3.5%、4.0%、4.5%、5.0%、5.5%，按±0.5% 間隔變化, 運用馬歇爾電動擊實儀制作成型5組馬歇爾試件。通過對試件物理指標、力學指標的測定，得出馬歇爾相關試驗結果見表4：

③確定最佳瀝青用量

根據(jù)表4中所列數(shù)據(jù)，繪制空隙率Va、粒料間隙率VMA、飽和度VFA、毛體積密度、馬歇爾穩(wěn)定度、流值與不同瀝青用量曲線圖，依據(jù)空隙率Va與瀝青用量關系曲線圖查得最佳瀝青用量的初始值，并根據(jù)規(guī)范及其他影響因素（包括實踐經(jīng)驗、公路等級、氣候條件等）來綜合考慮，選擇瀝青用量4.5%為最佳瀝青用量。

④目標配合比檢驗

采用選定的最佳瀝青用量4.5%制作試件，在浸水48h后測定馬歇爾穩(wěn)定度，結果得出殘留穩(wěn)定度為88.2%（大于70%），瀝青混合料劈裂抗拉強度比是96.0%(不小于75%)、動穩(wěn)定度試驗結果是1648次/mm(不小于800次/mm)，都符合規(guī)范及設計的要求。

表4 馬歇爾試驗結果匯總表

三、瀝青混合料生產(chǎn)配合比設計

1、級配設計

根據(jù)《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》(JTG F40-2004)的要求，從瀝青拌和站拌和設備（美國ASTEC 4500型）熱料倉取樣進行篩分試驗，根據(jù)各熱料倉篩分結果計算接近目標配合比級配礦料配比（表5）

表5 選定的各熱料倉礦料最佳比例

2、確定瀝青用量

根據(jù)瀝青混合料生產(chǎn)配合比的設計級配，采用目標配合比設計所確定的最佳瀝青用量±0.3%制作3 組馬歇爾試件進行馬歇爾試驗，馬歇爾試驗結果見表6：

根據(jù)表6馬歇爾試驗結果匯總表的試驗結果，并結合福建省氣候氣溫偏高且多雨的特點和和實踐經(jīng)驗，AK-16A取4.5%為抗滑表層的最佳瀝青用量。

表6 馬歇爾試驗結果匯總表

3、殘留穩(wěn)定度的檢驗

按照生產(chǎn)配合比室內(nèi)制備的馬歇爾試件，測定48h后馬歇爾試件的殘留穩(wěn)定度為89.3%，其大于70%，符合規(guī)范要求。

4、生產(chǎn)配合比檢驗

為了驗證生產(chǎn)配合比的正確性和合理性，選用瀝青用量為4.5%來鋪筑試驗路段，試驗路段的各項檢測指標（如表7）：

表7 試驗路段試驗檢測成果表

根據(jù)試驗路段檢測成果表7并且鋪筑的外觀均勻，表明所選定的配合比是合理、可行的，可以用來進行大面積施工。

四、結束語

通過上面層的瀝青混合料配合比設計，說明了大密度(視密度＞ 2.8g/cm3)碎石在保證現(xiàn)場空隙率(為4.0%)、攤鋪碾壓后外觀均勻及具有較高的高溫穩(wěn)定性的前提下可以用作瀝青混合料的粗集料。