沥青混合料配合比设计分析

陈金龙

（汇通路桥建设集团有限公司，河北 高碑店 074099）

0 引言

沥青混合料路面作为一种路面结构形式，以其行车舒适、噪声低、易于维护等优点，被广泛应用于公路建设中。但是国内的沥青路面普遍存在工程的耐久性和早期损坏两大突出问题。造成这种情况有各个方面的原因，其中很重要的一个原因就是沥青混合料的配合比设计不合理。而作为面层，它是为行车提供安全、经济、舒适的服务，并直接承受汽车荷载作用和自然因素的影响，因此在沥青面层施工中非常重要的一个环节是搞好混合料的组成设计，要综合考虑其高温稳定性、低温抗裂性、耐久性、抗滑性、抗疲劳性、及施工的难易程度等问题。

随着当前经济的高速发展，带来的交通量迅速增长，车辆轴载也显著增加，局部地区超载现象依然不断，给沥青路面带来了严重的早期质量破坏，主要体现两个方面一是裂缝，二是车辙。因此，这给沥青路面的使用品质提出了愈来愈高的要求，如何做好沥青混合料配合比设计成为摆在国内外技术人员面前亟待解决的一项重要课题。

1 原材料的标准与选择

要保证工程质量，必须对工程材料进行严格的选择和检验，这也是在沥青混合料配合比设计前必不可少的一个重要环节。选择、确定原材料应根据设计文件对路面结构和使用品质的要求，按照《公路工程集料试验规程》（JTJ 058—2000）的相关规定，结合地材的供应情况，按照相关试验规程的要求进行检验，然后择优选材，使材料的各项技术指标都符合规定的技术要求。

矿料的级配组成是影响沥青混合料高温稳定性的主要因素之一，国内外研究资料表明，沥青混合料的高温抗车辙能力有60%依赖于矿料级配的嵌挤作用，沥青混合料的粘结性能只有40%的贡献。因此，通过目标配合比设计优选矿料的合理级配，确定最佳沥青用量至关重要。

1.1 沥青的选择

沥青混凝土中的沥青结合料应有较高的粘度，以保证有足够的高温稳定性和低温韧性，因此应选用有良好粘结性能和感温性能的重交通道路石油沥青或改性沥青作为沥青混凝土的沥青结合料。[6]按我国现行国标规定：对高速公路、一级公路、城市快速路、主干路用沥青混合料的沥青，应采用符合《重交通道路石油沥青质量要求》规定的沥青（如AH—50～AH—130等），对于其他道路用沥青混合料的沥青，应采用符合《中、轻交通道路石油沥青质量要求》规定的沥青（如A—60～A—100）。本项目考虑到沧州地区沧州的气候概况是：四季分明，温度适中，光照充足，雨热同季，降水集中，灾害性天气常有发生，春旱、夏涝、秋爽、冬干，选用东营供应的A级70＃道路石油沥青，AH—70＃广泛应用于路面表层的道路施工中，对提高沥青路面的品质有极大提高。

1.2 集料的选择

组成沥青混凝土的原材料主要有：不同规格的粗集料、细集料、填充料（矿粉）、胶结料（沥青）。选择原材料按以下原则：技术性好（满足技术指标要求），经济性好，结合环保就地取材。

1.2.1 粗集料的选择

粗集料在沥青混凝土面层中的作用是通过颗粒间的嵌锁作用提供稳定性，通过其摩擦作用抵抗位移。其形状和表面纹理都影响沥青混凝土的稳定性，所以选择粗集料时，要严格按照粗集料的技术要求选择。粗集料的粒径应按国标要求规定的《沥青面层用的粗集料规格》的规定选用。即压碎值、磨光值、吸水率、粘附性针偏状颗粒含量等均符合要求。

1.2.2 细集料的选择

用于拌制沥青混合料的细集料，可以采用天然砂、人工砂或屑。细集料对粗集料形成骨架起嵌挤填充作用，同时受沥青粘结性能影响很大。因此，应严格控制集料的含泥量、无风化和无杂质，保证干燥、洁净。

1.2.3 填料的选择

沥青混合料中必须采用石灰岩或岩浆中的强基性岩石等增水性石料需磨细得到的矿粉，原石料中的泥土杂质应除净，矿粉应干燥洁净能自由地从矿粉仓流出，其填料表观密度不小于2.45t／m3，含水量不大于1%，水系数小于1，其各粒径的粒度范围一定要满足规范要求。

2 沥青混合料配合比设计

沥青混合料马歇尔目标配合比设计分为矿料配合比设计和沥青最佳用量确定两部分，第一步，根据道路等级、路面类型、所处的结构层位和规范确定沥青混合料的类型和矿料的级配类型，然后进行现场取样对粗集料、细集料和矿粉进行筛析试验并分别绘出各组成材料的筛分曲线，同时测定各组成部分的相对密度，最后根据筛分试验资料计算和调整矿料配合比；第二步，为了确定沥青混合料的最佳沥青用量，先制作五个或五个以上试样，并测定其物理指标：毛体积密度、理论最大密度、空隙率、沥青体积百分比、矿料百分率、矿料间隙率沥青饱和度，然后测定力学指标：稳定度、流值和马歇尔模数；最后对马歇尔试验结果进行分析，进行水稳定性和抗车辙能力检验。根据验证结果，若达不到相关规定则另选材料、调整级配或采取其他措施重做试验，直到符合要求，确定出较理想的目标配合比。

2.1 矿料级配组成

选择合适的沥青混合料级配类型是确保沥青凝土路面面层质量的前提。厚度一定的沥青面层，若按《公路沥青路面施工技术规范》最低要求选择级配类型，则沥青混合料集料的粒径普遍偏大，何况还有0～5%的颗粒超过最大粒径，这样势必对沥青混凝土路面的施工带来难以解决的施工难度，如摊铺机的熨平板易拉动大粒径的骨料，尤其比最大粒径大0～5%的超粒径骨料；若采用细料弥补，易破坏沥青混凝土混合料的级配，使局部部位的面层压实度难以控制，或使沥青混凝土面层空隙率偏大，渗水严重等。这使我们在选材上有了很大的局限性，要实现这一配合比的合理选择，必须通过两种渠道来把关：一是尽量多地考察集料资源；二是拌和机的振动筛一定要根据不同级配类型要求的筛孔专门定做。通过试验和规范规定确定矿料的最佳级配为10～20mm为25%，5～15mm为28%，3～5mm为25%，0～5mm为12%，中砂为10%，矿粉为0。

2.2 高温性能检验

按最佳沥青用量OAC制作车辙试验试件，按试验规程方法，在60℃条件下用车辙试验机对设计的沥青用量检验其动稳定度。当最佳沥青用量OAC与两个初始值OAC1和OAC2相差甚大时，宜将OAC与OAC1或OAC2分别制作试件进行车辙试验。根据试验结果对OAC作适当调整，如不符合要求，应重新进行配合比设计。

抗车辙能力校核检验，按我国现行规范规定，用于上面层和中面层的沥青混合料，在60℃是车辙实验的动稳定度，对高速公路、城市快速路宜不小于800次／mm；对一级公路及城市干路宜不小于600次／mm.如不符合要求，应对矿料级配或沥青用量进行调整，重新进行配合比设计。

3 结语

要做好一组沥青混合料配合比设计，首先应保证原材料的质量，其次要提高试验人员的操作技能，保证试验仪器精度，严格按试验规程操作，将试验误差减少到最小程度。目标配合比设计是沥青混合料三阶段中最重要的阶段，也是实现后两个阶段（生产配合比设计阶段和生产配合比验证阶段）从理论到实际的关键一个阶段，只有这样，沥青路面的质量才能得到有效的保障。

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