公路瀝青混合料配比設計及實踐探討

康倩

摘要：配比設計嚴重影響瀝青混合料的應用效果，同時關乎瀝青公路的可持續通行能力。改進瀝青混合料的配比設計是延長瀝青道路行駛期限的重中之重，也是保證其路用性的關鍵。本文基于公路瀝青混合料配比設計及實踐過程中的一些問題，從工程設計級配范圍的確定、原材料選擇與準備、礦料配合比設計等方面進行深入研究，并結合工程實例，從工程建設實際情況出發，分析了瀝青混合料配比及其相關問題，為日后相關工作提供借鑒。

關鍵詞：公路瀝青；混合料配比；設計

1工程設計級配范圍的確定

要想保證瀝青路表面的質量，首先要確定與之相適應的瀝青混合料級配種類。所謂密級配瀝青混合料，指的是設計級配之前先對工程的相關情況進行考察，如工程性質、交通條件、道路等級、氣候原因、材料種類等方面，研究工程對瀝青混合料的大體使用要求后，然后修改設計級配。粗型密級配瀝青混合料（AC-C型）適用于炎熱、高溫期長的夏季和交通量較大的路段，選擇高設計空隙率與之相匹配。細型密級配瀝青混合料（AF-C型）使用于寒冷、低溫期長的冬季和車流量較小的道路工程，選擇低設計空隙率與之相匹配。瀝青混凝土面層建筑材料從下往上依次減小，越接近地面的集料顆粒越小，一般是細粒式或中粒式，規定上層集料的最大顆粒必須小于一半層面厚度，中層及下層集料小于層面三分之二厚度。為避免積水侵蝕瀝青公路，凡是兩層或三層構造的瀝青混凝土面層中的混合料至少一層是Ⅰ型密級配。假使頂層采用的混合料是Ⅱ型，則中間層必須使用Ⅰ型混合料，AM型開級配瀝青碎石只用作層面聯結，不可用作層面混合料。

2原材料控制

原材料是保證瀝青混凝土路面施工質量的第一步，也是最重要的一個控制環節。不同的料源、不同的批次，施工使用的材料與配合比設計使用的材料的不一致性，都直接影響著瀝青混合料的配合比設計在施工控制中的實用性。所以要完成一個好的配合比設計，控制好原材料質量是首要條件，這就要求施工單位要把控好原材料的質量保證“三關”：首先是招標及訂貨關，供貨單位必須提供各種原材料的質量檢測報告；其次是進貨關，供貨單位供應的原材料有可能違背投標時的承諾，進貨時必須重新檢驗；最后是使用及保管關，材料進場后的存貯、堆放、管理是保證材料質量必須重視的第三關。

2.1瀝青

瀝青是瀝青混合料中最關鍵的材料，瀝青使用性能的好壞直接決定瀝青路面的使用壽命。在本工程中，根據設計文件要求，使用的瀝青為SBS改性瀝青（I-D），該瀝青的高溫、低溫性能都較好，且有良好的彈性恢復性能。按照合同要求，瀝青作為關鍵的材料被列為甲供，是業主通過招標直接從生產廠家訂購的，且供應商提供了該型材料的基質瀝青的質量檢測報告；在瀝青材料進場時，施工單位的工地試驗室按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTG E20-2011）中的方法要求嚴格進行了抽檢，檢測各項技術指標符合設計及《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40-2004）中對聚合物改性瀝青SBS（I-D）的技術要求。進場的合格瀝青被貯備在專用貯備罐中，并在貯備罐中加設了攪拌設備來保證使用時的均勻性。進場聚合物改性瀝青SBS（I-D）主要指標如表1。

2.2集料

集料是瀝青混合料配合比設計中礦料級配的主要組成部分，也是主要受力支撐材料，是瀝青混凝土路面的骨架，其均勻程度、顆粒形狀和表面粗糙度決定著瀝青混合料的嵌擠力及摩阻力。礦料級配的好壞直接影響著瀝青混合料的各項性能指標，要想配出較理想的合成礦料級配，施工單位把控好集料的質量保證三關至關重要。在本工程中，集料是施工單位通過招標選定符合條件的大型采石場供應，且要求采石場所用的振動篩與生產拌和設備所用的熱倉振動篩篩孔尺寸一致。為加強進料關的管理，除工地試驗室對進場材料逐批檢驗外，工程單位還在采石場派駐監理和材料員，對生產供應的材料進行監督。為保證進場后的各種規格集料不相互混雜和弄臟，工地瀝青混凝土拌和站對進站道路及貯料場地進行了硬化，并在不同規格的料堆間設置了隔離墻、搭設了防雨棚。進場集料按《公路工程集料試驗規程》（JTG E42-2005）檢測，其主要指標見表2：

3礦料配合比設計

優質的混合料必須應用恰當的級配。在高速和一級公路工程設計級配范圍中根據級配范圍計算至少一種配比，并畫出相應的設計級配曲線，標注其在范圍上的顯示位置。設計級配不能忽高忽低，0.3mm～0.6mm范圍內不產生拋物線。多次設計仍然不滿足要求時，考慮替換其中的材料。通常最佳的試配結果是級配范圍的中間值。

依據上述規程的內容，參考實踐情況確定瀝青使用比例的合適范圍，共調配出5～6組實驗，并將0.5%作為實驗對象的間距，從流值、理論最大密度、馬歇爾穩定度、密度等方面進行對比。國內外一般應用毛體積相對密度來對比實驗對象，實際測試中的方法有許多，常見的有水中重法、體積法、表干法、蠟封法。《實驗工程瀝青及瀝青混合料實驗規程》中指出表干法適用于實驗中吸水率低于2%的全部瀝青混合料試件；水中重法更適用于吸水性極差的Ⅰ型瀝青混合料試件，蠟封法更適用于吸水率高于2%的瀝青混凝土或碎石混合料試件，表干法和蠟封法不適合較多空隙的碎石混合料；體積法更適用于空隙大透水性高的級配試件。兩種方法可以測算出混合料的最大理論相對密度，它們應用于不同的情況，當混合料是非改性時，可使用真空法實測出成型馬歇爾試件中混合料的最大相對密度；當混合料是改性或SMA時，可通過公式得出每個混合料的最大理論相對密度。

確定最佳瀝青用量，建立平面坐標軸，橫坐標是瀝青使用量或者油石比例，縱坐標是其他實驗數據，參考馬歇爾實驗數據畫出曲線圖。使用密度和穩定度最大值、空隙率和瀝青飽和度中值得出瀝青用量的均值OAC1，另外再將規定中滿足技術要求的瀝青使用量中值記作OAC2，最后求出OAC1與OACZ的中值，這個中值即為最優瀝青使用量。實際工程建設中還應考慮工程標準、環境原因、交通情況等因素，最終確定最適合的用量。

瀝青的最優用量明確之后，成型混合料試件，逐一檢測它的高溫穩定性、低溫抗裂性、水穩定性、滲水性等，另外高速及一級公路的配合料還要增加使用性能的測試，針對不達標的混合料可采取替換材料或者再次進行配合比設計的方法來完成檢驗。

4生產配合比驗證

按生產配合比進行試拌，瀝青混合料級配、瀝青用量、再生混合料技術指標滿足控制要求后，鋪筑試鋪段。取試鋪用的瀝青混合料進行馬歇爾試驗檢驗和瀝青含量試驗，檢驗標準配合比礦料合成級配，經過試鋪階段的試驗和調整，確定生產配合比，作為施工質量控制的標準。

5結語

總而言之，能夠干擾瀝青公路使用性的原因方方面面，我們需要努力的方向是確保提供優質的原材料、杜絕源頭危害、改善瀝青混合料配合比設計。只有改進瀝青混合料配合比設計方案，我們才能提升道路的使用性能，進一步推進公路工程建設的發展。

參考文獻

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