SUP-13配合比設計中若干問題的探討

張文霞

(山西施宇公路工程質量檢測有限公司，山西大同037011)

1 SUP瀝青混合料的設計原理

SUP瀝青混合料設計體系是針對AC系列而言的，以往AC系列瀝青混合料設計級配要求0.075 mm,2.36 mm,4.75 mm篩孔的通過量在級配范圍中值附近[1]。隨著技術的發展，AC系列的級配范圍也在優化改進，形成了現在規范要求的級配范圍。但是它以密實結構為主，路面車轍現象相對嚴重一些。SUP瀝青混合料設計體系的級配設計結構是以粗集料形成骨架嵌擠的形式，細集料接近填充的空隙，集料之間形成有效的瀝青薄膜，增強瀝青混合料的耐久性[2]。同時該體系通過旋轉壓實儀模擬現場壓路設備的壓實功，更接近工程實際，8次、100次、160次旋轉壓實模擬施工初壓、終壓以及通車以后追密的情況。整個設計體系更加合理、完善。從原理上講SUP瀝青混合料的設計體系更具有一定的先進性和科學性。

2 材料對SUP-13瀝青混合料的影響問題

2.1 材料的種類一般分為石灰巖和玄武巖兩種形式

這兩種材料在路面面層使用的效果不一樣。從路面使用效果上講，石灰巖的路面使用一段時間路面表面發白，瀝青薄膜磨損。使用玄武巖路面表面呈現黑色，瀝青薄膜不易脫落。從使用指標上講，主要是集料的磨光值不一樣，玄武巖的抗壓縮性能和耐磨光性能好，導致通車以后路面的效果不一致。所以在選擇材料的種類的時候，如果是重荷載交通必須使用玄武巖等耐磨的集料。對于要求等級較低的路面，可以采用石灰巖石料進行鋪筑。一般情況下宜采用玄武巖等種類的石料。

2.2 瀝青的種類對SUP-13瀝青混合料的影響

瀝青一般采用重交通瀝青，在市政工程中一般采用普通道路石油瀝青，在公路工程中一般采用改性瀝青。在價格方面普通道路石油瀝青比改性瀝青低1 000元左右，但是在使用性能上相差較大，主要表現在車轍指標上。采用普通石油瀝青的車轍數據一般在800次/mm附近,而改性瀝青的車轍數據一般在2 700次/mm～4 000次/mm之間。從數據上說明改性瀝青的抗車轍能力是4倍～5倍。在炎熱的夏季地區采用改性瀝青是有利的。所以在選擇瀝青的種類時，不能單獨看瀝青價格的高低，而是要衡量3年～5年內使用的情況綜合判定。一般情況下建議采用改性瀝青進行生產。

2.3 集料的規格對SUP-13瀝青混合料的影響

集料的規格對SUP-13瀝青混合料的性能有一定的影響。目前SUP-13的粗集料一般是由10 mm～15 mm碎石、5 mm～10 mm碎石、3 mm～5 mm碎石組成。10 mm～15 mm碎石需求量小，一般的碎石場不專門生產此種規格的材料。施工單位一般采用10 mm～20 mm碎石過濾或者5 mm～10 mm的碎石增大用量去進行生產。造成設計與施工脫節。針對此種情況，建議采用10 mm～20 mm的碎石利用熱料倉的16 mm～18 mm的振動篩進行過濾。對于過濾的材料在生產AC-25或者AC-20 的瀝青混合料單獨摻加，進行配合比設計，保證材料的充分利用。

在設計的過程中如果直接采用10 mm～20 mm的碎石進行設計，瀝青混合料的鋪筑已導致離析，穩定度減小，流值減小，形成類似剛性的破壞。采用5 mm～10 mm雖然能勉強進入SUP-13瀝青混合料的級配范圍，但是材料的受力情況有明顯的變化，穩定度降低，流值增大。都不能很好的發揮SUP-13瀝青混合料本身的設計目的。因此在設計瀝青混合料的過程中采用標準的單粒級級配是保證SUP-13的關鍵因素。

3 SUP-13的級配設計中的問題

1)SUP-13的目標級配設計的注意問題。

SUP-13瀝青混合料的級配是采用禁區來控制級配曲線，這樣設計的瀝青混合料會有很大的隨意性。但是在SUP-13的設計過程中還需要些約束條件。CA比=0.4～0.8，FAC=0.25～0.50，FAF=0.25～0.50的取值范圍,這些取值在國內還需要適當的調整，這樣使級配設計變的更加復雜。經過統計可以粗略的選擇一定的范圍，但是要根據不同的地區進行變化，最終設計的級配是以指標的變化進行確定最佳瀝青用量。參考的級配如表1所示。

表1 參考級配的數據表

設計的過程中一是要考慮設計地區的氣溫以及雨水量。二是要考慮在施工過程中生產質量的穩定性，即設計的目標配合比和生產配合比的連貫性和可操作性。

設計的過程中注意觀察8次、100次、160次之間的關聯度，按照標準級配進行設計得到一組數據，為了細化設計，還要收集另外兩組級配的數據變化。分析瀝青混合料變化時其物理技術指標的變化規律，在施工過程中的質量變化范圍可以有效的控制。這一部分是銜接質量控制的有效環節。

對于0.075 mm通過量采用粉膠比進行控制，一般在0.8～1.6之間[3]，經過實踐證明粉膠比的數值直接影響著瀝青混合料的性能。粉膠比受到瀝青混合料三個因素的影響：擊實溫度、細集料的砂當量、礦粉的親水系數。瀝青有效薄膜的厚度直接影響著瀝青混合料的耐久性。粉膠比設計在0.8～1.6的范圍內，瀝青混合料的耐久性相對比較好一些。這些指標可以通過殘留穩定度、車轍、穩定度、流值等指標反映出來，數據如出現不合理的情況，可以適當的調整粉膠比，使瀝青混合料的耐久性達到最佳狀態。0.075 mm通過量的控制設計瀝青混合料設計的核心指標。

2)生產配合比設計的問題。

生產配合比設計比目標配合比設計復雜，要考慮兩個方面的因素。一是熱料倉的級配是變化的，它受到裝載機上料的位置、引風的壓力、冷料的含水量、振動篩的尺寸、振動坡度等因素影響。熱料倉級配的代表性是設計生產配合比的關鍵。解決以上問題需要增加上料次數，或者增大生產流量來保證取樣的準確性。通過多次取樣分析材料的變異性，確認熱料倉級配的穩定性，再進行級配設計。二是考慮瀝青計量的準確性，瀝青計量的準確性與設備控制的參數、電器元件的放大倍數都有一定的關系。解決此項問題，需要對瀝青混合料進行多次抽提試驗，分析瀝青混合料的瀝青用量的穩定性。拌制的瀝青混合料的瀝青用量不能超過設計瀝青用量的0.1%，才能進行配合比設計。在設計瀝青混合料配合比的過程中注意礦粉的用量，如果礦粉的用量比設計礦粉的用量偏差在30%以外時，要注意調整原材料的粉塵含量，設計的過程中盡量以目標配合比的礦粉用量為準。SUP-13瀝青混合料確切的礦粉用量以試驗數據為準進行設計，設計的過程中礦粉的用量通過空隙率來控制，設計的空隙率在4.0%的附近，最佳空隙率一般在3.8%～4.2%的范圍內。

3 mm～6 mm的熱料倉用量較多，在生產的過程中通過供料平衡調整冷料的速率，冷速過大的情況下，就會導致3 mm～6 mm熱料倉的級配變化，在設計配合比的過程中要考慮供料平衡引起的合成級配的變化。

設計的SUP-13瀝青混合料的時候要考慮所使用的部位和當地的氣候條件。調整最佳瀝青用量適應當地的氣候，設計空隙率在3.8%～4.2%之間。多雨高溫的地區、橋梁較多的道路設計的空隙率在4.0%的下限。在雨水氣溫適宜的地區以及橋梁較少的路段采用4.0%的上限。重載路段空隙率偏上限，輕載的路段空隙率偏下限。這樣結合實際情況，才能鋪筑優質的瀝青路面。

4 結語

本文從材料、目標配合比設計、生產配合比設計三個過程分析了SUP-13瀝青混合料的設計需要注意的問題。材料選用玄武巖、瀝青采用改性瀝青。目標配合比設計過程中對級配、粉膠比、旋轉的次數與設計的準確性的關聯。在生產配合比中注意取樣的代表性，瀝青計量的準確性以及不同氣候的最佳瀝青用量的確定，為SUP-13瀝青混合料的設計提供更加科學的依據。