浅析如何进行路面沥青混合料配合比设计

贾大波

（山西省公路工程监理技术咨询公司，山西 太原 030006）

沥青混合料配合比设计是工程设计的主要组成部分，也是公路工程施工技术管理的主要内容之一。通过沥青混合料配合比设计，选用符合规范及设计图纸要求的原材料，使路面沥青混合料材料组成设计建立在科学、经济的基础上，使设计在技术上是可靠的，经济上也是合理的。

沥青混合料配合比的设计必须在对同类公路配合比设计和使用情况调查研究的基础上，充分借鉴成功的经验，选用符合要求的材料，进行配比设计。同时应根据气候条件，交通条件，使用层次确定本工程沥青路面各层次的级配范围，而不能照搬规范的级配范围，因为规范规定的级配范围，它适用于全国，适用于不同道路等级，不同气候条件，不同交通条件，不同层次等情况，所以这个范围必然只能规定的很宽，所以我们在确定各路面结构层标准级配范围时，不应原封不动地套用，并把标准配合比尽量接近中值。目前在我省一些行驶重载交通的几条高速公路上,充分吸收外地的经验，逐渐改为采用粗型的密级配沥青混合料，并配合成平坦的S型的级配曲线。调整级配时，适当减少靠近最大粒径的粗集料和细集料中较细部分的比例，控制矿粉含量，适当增加中间挡次的粗集料如4.75～9.5 mm，9.5～13.2 mm含量，这种S型级配的沥青混合料属于嵌挤密实型级配，具有适宜的空隙率，渗水性小，有较好的高温稳定性，表面还具有较大的构造深度。但这种S型混合料特别要求加强压实，提高压实度，才能取得良好的效果。

1 沥青混合料组成设计

沥青混合料配比设计方法，采用马歇尔试验方法作为标准设计方法，当采用其他设计方法应用马歇尔设计方法进行检验。除沥青混合料各项指标：稳定度、流值、空隙率，矿料间隙率必须符合要求外，还必须进行高温抗车辙性能，水稳定性、抗裂性试验以检验设计的合理性。混合料配比设计的3个阶段：

1.1 目标配合比设计阶段

用工程实际使用的粗、细集料、填料进行筛分后采用电子计算机的电子表格或图解，试算确定在符合级配要求情况下的掺配比例，通过不同沥青用量的马歇尔稳定度试验，根据孔隙率、稳定度、流值、饱和度、矿料间隙率（VMA），确定目标配合比，供拌和机确定各冷料仓的供料比例、进料速度及进行生产配比试拌时使用。

对于高速公路公称最大粒径≤19 mm的密级配沥青混合料（AC）、SMA、OGFC还必须进行下列试验，其技术指标必须符合规范或设计要求。①必须在规定的试验条件下进行车辙试验，其动稳定度应符合规范或设计图纸要求。②必须在规定的试验条件下进行浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验检验其水稳定性，其技术性能必须符合规范要求。

1.2 生产配合比设计阶段

（1）首先根据矿料级配类型选择拌和机振动筛筛孔直径，使几个热料仓的材料大致相同，最大筛孔应使超粒径料排出，使最大粒径筛孔通过量符合设计要求，其余筛孔应能较好控制13.2mm、或9.5 mm、4.75 mm、2.36 mm的含量。试验时，按目标配合比设计确定的各种料的比例上料、烘干、过筛后取样进行筛分，根据筛分结果进行矿料级配计算，确定各热料仓比例，为较准确确定，一般要至少进行5～6次上料、筛分。

拌和机热料仓的选用：

Ac-25，4# 仓：20～35mm；3# 仓：10～20 mm；2# 仓：4～10 mm；1#仓：0～4 mm；

Ac-20，4# 仓：20～30 mm；3# 仓：10～20 mm；2# 仓：4～10 mm；1#仓：0～4 mm；

Ac-16，4# 仓：11～22 mm；3# 仓：6（7）～11 mm；2# 仓：3.54～6 mm；1#仓：0～3.5 mm；

（2）根据目标配比设计初步确定沥青用量（油石比），上下浮动±0.2%，制沥青混合料马氏试件，进行稳定度、流值、空隙率、矿料间隙率、饱和度试验，根据试验结果，确定最佳沥青用量，当生产配比确定沥青用量与目标配比不同时（＞0.2%），还必须进行动稳定度及水稳定性检验。

1.3 生产配比验证阶段

按生产配比结果在拌和机进行沥青混合料试拌，按监理工程师批准的施工工艺铺筑试验路段，并取样进行用油量（油石比）筛分，马歇尔试验，同时从路上钻取芯样观察并测定，空隙大小，由此确定施工配比，施工配比批准后，一般在施工过程中不得随意变更。

2 准确地测试数据是混合料配比设计的基础

沥青混合料配比设计时，最重要指标是空隙率，如何准确计算出在规定矿料级配下各种不同用油量的混合料空隙率，对正确确定混合料配比十分重要。

混合料空隙率：VV=（1-rf/rt）×100

式中：rt：沥青混合料的最大理论相对密度；

rf：压实试件的毛体积相对密度。

2.1 确定沥青混合料的最大理论相对的密度

（1）对非改性沥青混合料，在成型马歇尔试件时，以预估的最佳油石比拌和两组混合料，采用真空法（TO711—1993）实测最大相对密度，取平均值，并计算合成矿料的有效相对密度rse。

根据计算的合成矿料相对密度，计算其余油石比试件混合料的最大理论相对密度。

（2）改性沥青混合料：由于很难分散沥青混合料，有效相对密度采取直接测定粗集料毛体积相对密度或表观相对密度，对细集料、矿粉采用测表观相对密度，计算合成矿料的毛体积相对密度，根据油石比（用油量）计算沥青混合料最大理论相对密度。

2.2 测定压实试件的毛体积相对密度

测定试件密度方法按现行JTJ052—2000试验规程有表干法、水中重法、蜡封法、体积法。在进行混合料配比设计时，一般采用表干法，此法适用于测定吸水率不大于2%的沥青混合料；当试件吸水率＞2%时，则应采用蜡封法。

3 沥青混合料设计中的几点意见

（1）混合料配比设计时，优先考虑的指标是空隙率，但在确定空隙率要求（规定）值，要充分考虑交通组成和交通量大小，不宜仅为“减小渗水”而要求低空隙率。

（2）粒径与层厚现行规范规定沥青层一层的压实厚度不宜小于集料公称最大粒径的2.5～3倍，以减少离析、便于压实。但我们在执行此规范时，应根据当地的气候，特别是交通量的组成确定沥青路面各层的级配，而不宜千遍一律都执行集料的公称最大粒径一律要大于层厚的3倍。

注：集料最大粒径：指集料的100%都要求通过的最小的标准筛筛孔尺寸。

集料的公称最大粒径：指集料可能全部通过或允许有少量不通过的最小标准筛筛孔尺寸，通常比集料最大粒径小一个粒径组。

（3）上面层用防滑料时对4.75 mm以下骨料宜采用石灰岩机质砂。

（4）关于改性沥青：沥青路面采用改性沥青能较大提高沥青路面高温稳定性及低温抗裂性，但如果过高估计了改性沥青作用，不认真进行其他材料的选用及矿料级配的设计，不注意提高施工水平，同样会使路面早期损坏，这方面省内、省外都有。

此外，试验中必须注意做到六个“正确”，即正确制备马氏试件、正确确定马氏密度、正确确定沥青混合料最大理论相对密度、正确确定粗集料毛体积相对密度测定、正确确定细集料表观相对密度测定、正确确定矿粉表观相对密度测定，才能更好的做到路面沥青混合料配合比设计的科学性和经济性。