瀝青混合料配合比設計探討

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，我國公路交通實現了跨越式發展，然而公路瀝青路面的使用壽命卻遠遠達不到設計年限，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成嚴重威脅。這一問題對瀝青路面的使用性能提出了愈來愈高的要求，所以目前公路建設已進入以提高為主的新階段，我們應從工程建設源頭抓起，優化瀝青混合料配合比設計。本文結合工程實例針對AC-13 型熱拌瀝青混合料目標配合比設計中的幾個重要環節進行探討。

1 材料的選擇與準備

瀝青混合料配合比設計中原材料的選擇至關重要，一般以品質優良、能滿足技術指標、就地取材為原則。通常組成瀝青混合料的原材料有：膠結料（瀝青）、粗集料、細集料、填充料（礦粉）。

1.1 瀝青膠結料

瀝青是瀝青混合料的重要組成材料，在選擇瀝青標號時，宜按照公路等級、交通條件、氣候條件、路面類型及在結構層中的層位、施工方法等，結合當地的使用經驗，經技術論證后確定。其主要控制指標有：針入度、軟化點和延度。經綜合考慮，國道109 線養護維修工程瀝青路面上面層采用SK-90 號瀝青,按照現行《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》規定的方法進行檢驗。

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處理，以增加混合料的粘聚力。粗集料還應潔凈、干燥、表面粗糙、形狀接近立方體，且無風化、不含雜質，并有足夠的強度、耐磨耗性。細集料可采用具有適當顆粒級配的天然砂、機制砂或石屑，砂質應潔凈、無風化、無雜質，天然砂含泥量不應大于3%，機制砂和石屑砂當量不小于60%。填料須采用石灰巖或巖漿巖的石料經磨細而成的礦粉，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計級配范圍。國道109 線養護維修工程所在地黑山溝石料場盛產火山巖，也稱“玄武巖”，該石料結構致密、耐久性甚高、節理面多成六邊形，這些特性正是我們所需要的。根據AC-13 型的礦料級配范圍，將粗、細集料分為4 中規格：碎石（10～15）mm、碎石（5～10）mm、機制砂（石屑）、填料（礦粉）。按照現行《公路工程集料試驗規程》規定的方法進行檢驗。

2 礦質混合料組成設計

合理的級配是良好瀝青混合料的必要條件，原材料選定后，瀝青混合料的技術指標很大程度上取決于各組成礦料之間的比例，組成比例不同，所形成的結構亦不同。依據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計級配中值，尤其使0.075mm、2.36mm 和4.75mm 篩孔的通過量接近設計級配范圍的中值，且在0.3mm～0.6mm 范圍內不出現“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團成塊，不宜施工。本著這些原則，我們對礦質混合料組成進行設計，摻配。

3 馬歇爾試驗

按照JTG F40-2004 規范推薦，結合以往經驗估計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，應用擊實法以規定的擊實次數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程》 規定的方法對各組試件進行物理力學指標檢驗，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，隨后在馬歇爾試驗儀上測定瀝青混合料試件的馬歇爾穩定度和流值。

4 確定最佳瀝青用量

繪制瀝青用量與物理-力學指標關系圖，以瀝青用量為橫坐標，以毛體積密度、空隙率、飽和度、穩定度、流值，礦料間隙率為縱坐標繪制成瀝青用量與各項指標的關系曲線。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定度時的瀝青用量；空隙率隨著瀝青用量的增加而減??；穩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。我們根據密度最大值、穩定度最大值、目標空隙率（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%，各項指標均符合技術標準的瀝青用量范圍OACmin～OACmax 的中值OAC2=5，再以OAC1 和OAC2 的中值4.95%作為計算的最佳瀝青用量。最后根據實踐經驗和公路等級、氣候條件、交通情況，調整確定最佳瀝青用量為5.0%，達到了優化設計的目的。

5 應用實踐與體會

在國道109 線養護維修工程瀝青路面施工過程中，我們嚴格施工管理，配備了足夠的檢測力量，對施工過程嚴密監控，隨時對變化的情況進行調整，使混合料的生產始終控制在組成設計的最佳狀態，經抽檢和現場取芯檢驗，各項指標均符合規范要求。

綜上所述，瀝青混合料配合比設計的重點是確定各礦料和瀝青在混合料中最優配合比例。我們只有從源頭抓起，嚴格控制原材料質量，不斷努力優化瀝青混合料配合比設計方法，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規范[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程[M].人民交通出版社.

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