沥青混凝土配合比的设计过程

■张海英 ■江苏省江阴市公路管理处，江苏 江阴 214400

1 材料的选择与控制

1．1 材料选择的原则

在沥青混凝土道路的构筑中，材料是至关重要的一环，要想充分保证道路的良好使用性能，工程中所使用的材料就务必要经过严格的挑选与检验，预防因不符合要求的材料而导致本不应发生的质量问题。首先，应当就近取材严格考察矿源的产品质量;其次，适应当地环境，避免对环境所产生的危害;再次，要符合《公路沥青路面设计规范》及《公路沥青路面施工技术规范》的相关要求与规定。

1．2 沥青

沥青混凝土的主体自然是沥青，沥青的好坏在很大程度上决定着沥青路面的使用期限以及适应能力。所以，若想要设计出一种能够完成预定目标的沥青混凝土，既要密切关注沥青质量的好坏，也要注重该沥青对于当地自然环境、气候及道路运行情况的适应性，例如当地土壤的酸碱性，雨水的酸碱性，降雨量以及运载压力等。

1．3 粗集料

粗集料是指颗粒直径大于2.36mm的碎石、破碎砾石、筛选砾石和矿渣等。其通过颗粒间的嵌锁作用来为沥青混凝土提供较强的稳定性。粗集料相关的各项标准里，较为重要的是视密度和吸水率，石料硬度大而密度高、吸水率比较小的粗集料具有耐磨、耐久等特点;但粗集料密度并只要求大，表面粗糙与否同样重要，而密度过于大的粗集料大多表面光滑，缺乏表面的凹凸不平，以至于无法更好的吸附沥青结合料，这便无法形成较厚的沥青膜，进而对混合料的耐久性带来不良影响。而且粗集料与沥青的粘附性、磨光值也是《公路沥青路面施工技术规范》所要求的。因此，集料的多种性质需要均衡考虑，如此之多的指标不可能全部达至最优，应当针对实际需求，对于这些指标进行一定的取舍。

1．4 细集料

细集料是指颗粒直径小于2.36mm的天然砂、人工砂(包括机制砂)及石屑，它通过配合粗集料的使用增加沥青混凝土的稳定性。对细集料的要求是干净、没有杂质。选取细集料也与级配情况、沥青的粘结性和耐磨性有关，这些情况同样要进行综合考虑，只有能够满足多方面需求的细集料才是工程中所需要的。

1．5 填料

填料是指颗粒直径小于0.6mm的石灰岩磨细的矿粉。它具有憎水的特点，同时应干洁，能自由地进出矿粉仓，其质量应符合《公路沥青路面施工技术规范》的技术要求。填料在沥青混凝土中扮演着一种添加剂的角色，就和烹饪中的盐一样，要配合需求投放，投放的量过少会导致沥青难以吸附，投放的量过多则会使胶泥成团，致使路面离析，造成不良后果。另外，还应当注意与集料的配合，避免与集料的使用发生冲突。

2 沥青混凝土配合比设计过程

2．1 目标配合比设计

首先，根据各矿料的筛分结果，用图解法或试算法确定各种材料间的比例关系，调整接近规范级配的上、中、下限。以使混合后矿料具有足够的密度和较高的内摩擦阻力。初选级配，根据实际情况及当地以往资料数据，选择一个沥青用量作为初选级配的沥青用量。固定初选沥青用量，将上、中、下限的级配成型马歇尔试件，根据三组试件的试验结果确定设计级配。

确定配合比中沥青的最佳用量。按确定的设计级配，选择一个沥青的最佳用量作为起始用量，按0.5%的间距取5个或5个以上不同的沥青用量，分别与矿料拌合，击实成型马歇尔试件。然后进行马歇尔试验，对各组马歇尔试件的空隙率、密度、饱和度等体积指标进行计算，根据实测数据确定最佳沥青用量。根据确定好的设计级配及最佳沥青用量进行制件，验证该混合料的性能检验是否符合要求。

目标配合比设计的意义是确定设计级配及最佳沥青用量，并对确定的设计级配及最佳沥青用量进行性能检验，确定该混合料的耐久性能。

2．2 生产配合比的设计

完成目标配合比设计后，就可开始设计实际生产中使用的生产配合比。

试验前，先根据路面结构的级配类型，选择适当尺寸的拌合机振动筛。选择时要遵循:(1)振动筛的最大筛孔应使超粒径的矿料排出，保证最大粒径筛孔的通过量在要求的级配范围内。(2)振动筛分档应使各热料仓的材料保持均衡，以提高生产效率。(3)应注意振动筛的孔径要与室内试验方孔筛尺寸的对应关系。试验时，矿料按目标配合比设计的比例进料，通过拌合机的振动筛进行二次筛分，同时，将拌合机各热料仓的二次筛分的矿料分别取出后进行筛分试验，使其合成级配比例在设计级配大致接近的范围，按此比例进行马歇尔试验，此试验的油石比采用目标配合比确定的油石比±0.3%进行试验。按照与目标配合比相同的试验方法确定最佳沥青用量，所得结果为生产配合比。

生产配合比设计的意义是通过拌合楼的二次筛分数据使其生产级配与设计级配大致接近，同时，通过马歇尔试验更加细致的优化最佳沥青用量。

2．3 生产配合比验证

生产配合比验证分为试拌、试铺两个阶段。试拌是按确定的目标配合比所调试的皮带转速、流量进行冷料上料，按确定的生产配合比矿料级配比例及最佳沥青用量做为热料仓的进料比例，在拌合楼试拌混合料并对混合料进行检测，检测项目包括，抽提、马歇尔击实，最大理论密度等，检测结果应与生产配合比数据相吻合。在试拌的混合料检测数据完全吻合生产配合比的前提下，进行试铺，试铺是对施工方案、运输、摊铺、碾压工艺等可行性和设备的匹配情况的综合性验证。

生产配合比验证的意义是对前面所设计的各项指标及拌合楼的工作状态和施工方案、运输、摊铺、碾压工艺设备的匹配情况进行的综合性评估。

3 针对沥青混凝土配合比设计提出几点建议

(1)必须克服以往只对混合料配合比设计采用目标配合比，而忽视生产配合比和验证配合比;也不能碰到一些指标不合格或试验有困难就放弃。特别应注意在生产配合比设计阶段，要严格控制冷料仓和热料仓的配比;当材料发生变化时，要及时调整配合比。

(2)在进行配合比设计时，具体问题具体分析，不能死搬硬套规范规定。在不脱离规范的情况下，根据不同的材料，灵活的进行配合比设计。

(3)在配合比设计过程中，要和施工生产的实际情况相结合，不能脱离现有的技术条件;同时要严格施工管理，使混合料的生产配合比始终控制在设计的最佳状态。

4 结束语

综上所述，沥青混凝土配合比设计是一个相对于庞杂的的过程，每一个环节都是紧密相关的，共同构成了一条完整的锁链，其中任何一个环节出现瑕疵均会导致最终结果的偏差。从开始的材料选择，到之后的目标配合比设计，再到生产配合比设计，最后到生产配合比验证，每一步都是至关重要的，又是相互影响的。因此，工程人员切勿忽视任何一个环节，要对各个环节做到精益求精，还应注意各环节的相互影响，做到反复验证，让理论与实际施工相互结合，在施工过程中发挥积极的作用。