瀝青混合料配合比設(shè)計探討

呂興建

（甘肅省白銀公路管理局，甘肅 白銀 730900）

0 引言

改革開放以來，我國公路交通實現(xiàn)了跨越式發(fā)展，然而公路瀝青路面的使用壽命卻遠遠達不到設(shè)計年限，路面普遍存在耐久性差和早期損壞等突出問題，對路面的正常使用構(gòu)成嚴(yán)重威脅。這一問題對瀝青路面的使用性能提出了愈來愈高的要求，所以目前公路建設(shè)已進入以提高為主的新階段，我們應(yīng)從工程建設(shè)源頭抓起，優(yōu)化瀝青混合料配合比設(shè)計。本文結(jié)合工程實例針對AC-13 型熱拌瀝青混合料目標(biāo)配合比設(shè)計中的幾個重要環(huán)節(jié)進行探討。

1 材料的選擇與準(zhǔn)備

瀝青混合料配合比設(shè)計中原材料的選擇至關(guān)重要，一般以品質(zhì)優(yōu)良、能滿足技術(shù)指標(biāo)、就地取材為原則。通常組成瀝青混合料的原材料有：膠結(jié)料（瀝青）、粗集料、細集料、填充料（礦粉）。

1.1 瀝青膠結(jié)料

瀝青是瀝青混合料的重要組成材料，在選擇瀝青標(biāo)號時，宜按照公路等級、交通條件、氣候條件、路面類型及在結(jié)構(gòu)層中的層位、施工方法等，結(jié)合當(dāng)?shù)氐氖褂媒?jīng)驗，經(jīng)技術(shù)論證后確定。其主要控制指標(biāo)有：針入度、軟化點和延度。經(jīng)綜合考慮，國道109 線養(yǎng)護維修工程瀝青路面上面層采用SK-90 號瀝青,按照現(xiàn)行《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》規(guī)定的方法進行檢驗。

1.2 粗、細集料及填料

瀝青混合料用粗集料應(yīng)盡量選用堿性巖石，由于堿性巖石與瀝青具有較強的粘附力，組成瀝青混合料可得到較高的力學(xué)強度，在缺少堿性巖石的情況下，也可用酸性巖石代替，但必須對瀝青或粗集料進行適當(dāng)處理，以增加混合料的粘聚力。粗集料還應(yīng)潔凈、干燥、表面粗糙、形狀接近立方體，且無風(fēng)化、不含雜質(zhì)，并有足夠的強度、耐磨耗性。細集料可采用具有適當(dāng)顆粒級配的天然砂、機制砂或石屑，砂質(zhì)應(yīng)潔凈、無風(fēng)化、無雜質(zhì)，天然砂含泥量不應(yīng)大于3%，機制砂和石屑砂當(dāng)量不小于60%。填料須采用石灰?guī)r或巖漿巖的石料經(jīng)磨細而成的礦粉，也可用水泥或石灰代替。

一般情況下，對粗、細集料及填料的級配不單獨提出要求，只要求礦料的摻配級配能符合工程設(shè)計級配范圍。國道109 線養(yǎng)護維修工程所在地黑山溝石料場盛產(chǎn)火山巖，也稱“玄武巖”，該石料結(jié)構(gòu)致密、耐久性甚高、節(jié)理面多成六邊形，這些特性正是我們所需要的。根據(jù)AC-13 型的礦料級配范圍，將粗、細集料分為4 中規(guī)格：碎石（10～15）mm、碎石（5～10）mm、機制砂（石屑）、填料（礦粉）。按照現(xiàn)行《公路工程集料試驗規(guī)程》規(guī)定的方法進行檢驗。

2 礦質(zhì)混合料組成設(shè)計

合理的級配是良好瀝青混合料的必要條件，原材料選定后，瀝青混合料的技術(shù)指標(biāo)很大程度上取決于各組成礦料之間的比例，組成比例不同，所形成的結(jié)構(gòu)亦不同。依據(jù)各組成材料的篩分試驗資料，采用圖解法或試算法確定符合級配范圍的各材料用量比例，通常遵循的原則是：合成級配曲線宜盡量接近設(shè)計級配中值，尤其使0.075mm、2.36mm 和4.75mm 篩孔的通過量接近設(shè)計級配范圍的中值，且在0.3mm～0.6mm 范圍內(nèi)不出現(xiàn)“駝峰”,合成級配不得有太多的鋸齒形交錯。另外，礦粉用量不能過多，否則使瀝青混合料結(jié)團成塊，不宜施工。本著這些原則，我們對礦質(zhì)混合料組成進行設(shè)計，摻配。

3 馬歇爾試驗

按照JTG F40-2004 規(guī)范推薦，結(jié)合以往經(jīng)驗估計AC-13 瀝青混合料最佳瀝青用量為5%，以±0.5%的間隔配置5 組試件，瀝青用量分別為：4%、4.5%、5%、5.5%、6%，控制溫度在140℃～160℃拌和瀝青混合料，應(yīng)用擊實法以規(guī)定的擊實次數(shù)和操作方法成型馬歇爾試件。按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》 規(guī)定的方法對各組試件進行物理力學(xué)指標(biāo)檢驗，首先通過試驗測定瀝青混合料試件的理論最大密度和毛體積密度，計算試件的空隙率、瀝青飽和度、礦料間隙率等參數(shù)，隨后在馬歇爾試驗儀上測定瀝青混合料試件的馬歇爾穩(wěn)定度和流值。

4 確定最佳瀝青用量

繪制瀝青用量與物理-力學(xué)指標(biāo)關(guān)系圖，以瀝青用量為橫坐標(biāo)，以毛體積密度、空隙率、飽和度、穩(wěn)定度、流值，礦料間隙率為縱坐標(biāo)繪制成瀝青用量與各項指標(biāo)的關(guān)系曲線。瀝青混合料的密度隨著瀝青用量的增加而增加，但達到最高值時也逐漸降低，最大密度時的瀝青用量略高于最大穩(wěn)定度時的瀝青用量；空隙率隨著瀝青用量的增加而減小；穩(wěn)定度隨著瀝青用量的增加而增加，達到最高值后又逐漸降低。我們根據(jù)密度最大值、穩(wěn)定度最大值、目標(biāo)空隙率（或中值）、瀝青飽和度范圍的中值求出瀝青用量的平均值OAC1=4.9%，各項指標(biāo)均符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的瀝青用量范圍OACmin～OACmax 的中值OAC2=5，再以O(shè)AC1 和OAC2 的中值4.95%作為計算的最佳瀝青用量。最后根據(jù)實踐經(jīng)驗和公路等級、氣候條件、交通情況，調(diào)整確定最佳瀝青用量為5.0%，達到了優(yōu)化設(shè)計的目的。

5 應(yīng)用實踐與體會

在國道109 線養(yǎng)護維修工程瀝青路面施工過程中，我們嚴(yán)格施工管理，配備了足夠的檢測力量，對施工過程嚴(yán)密監(jiān)控，隨時對變化的情況進行調(diào)整，使混合料的生產(chǎn)始終控制在組成設(shè)計的最佳狀態(tài)，經(jīng)抽檢和現(xiàn)場取芯檢驗，各項指標(biāo)均符合規(guī)范要求。

綜上所述，瀝青混合料配合比設(shè)計的重點是確定各礦料和瀝青在混合料中最優(yōu)配合比例。我們只有從源頭抓起，嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量，不斷努力優(yōu)化瀝青混合料配合比設(shè)計方法，才能不斷提高瀝青路面的使用性能，為公路工程更好的作出貢獻。

［1］JTG F40-2004 公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[M].人民交通出版社.

［2］JTG E20-2011 公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程[M].人民交通出版社.

［3］JTG E42-2005 公路工程集料試驗規(guī)程[M].人民交通出版社.