沥青公路混合料的配合比设计分析

2015-04-07郭振耀

四川水泥 2015年4期

关键词：矿质用量沥青

郭振耀

（中铁四局集团第五工程有限公司 332000）

沥青公路混合料的配合比设计分析

郭振耀

（中铁四局集团第五工程有限公司 332000）

沥青公路是现阶段我国公路的主要形式，在沥青公路建设过程中，沥青混合料配合比设计质量十分关键，对沥青公路质量、性能等都具有直接的关系。本文首先对沥青公路混合料配合比设计原则，然后提出具体的沥青混合料配合比设计方法，供有关人员参考。

沥青公路混合料配合比设计

沥青混合料原料主要包括碎石、砂、石油沥青以及矿粉等矿质，将这些原料按照适当的比例配制，在沥青混合料具有一定粘度时将其均匀的搅拌，然后摊铺、碾压，就会形成高质量的沥青路面。现阶段，我国公路交通事业正处于快速发展的新时期，加强对沥青公路混合料配合比设计的研究具有十分现实的意义。

1 沥青公路混合料配合比设计原则

沥青混合料配合比设计关系到沥青公路建设整体的质量，为了保证沥青路面满足各项设计指标，避免沥青路面因各种病害而影响正常运行，在进行沥青混合料配合比设计过程中必须遵循一定的设计原则。沥青公路混合料配合比设计原则主要包括以下几个方面：

1）首先，沥青混合料配合比设计必须与国家、地区相关设计规范相符。在具体的配合比设计时，应该严格的按照相关规范中制定的各项推荐值或标准，这是由于相关规范中制定的标准通常是基于对当地气候、环境等实际情况综合考虑，并经过反复的实验，参考价值较大。

2）在沥青公路混合料配合比设计过程中，必须坚持用量原则。沥青用量的合理性关系着混合料的使用性能（路用性能）。沥青混合料使用性能主要指的是水稳定性、抗低温性、耐高温性、抗疲劳性等等，只有保证混合料路用性能满足具体要求，才能为沥青公路工程整体的质量以及运行功能提供基础保障。

3）在进行沥青混合料配合比室内试验设计过程中，要坚持数据精确原则。在室内进行沥青混合料配合比设计试验时，必须以相关试验规程为准则，确保各项试验数据的精确性，保证试验数据能够准确的反映混合料各项性能，为沥青混合料配制提供数据依据。

2 沥青公路混合料配合比设计方法

沥青混合料配合比设计一般指的是目标配合比设计，主要包括矿质混合料级配设计、沥青最佳用量设计以及混合料路用性能验证三个方面。

2.1 矿质混合料级配设计

基于沥青混合料类型，将粒径各异的矿质原料按照相应比例进行混合，从而形成沥青混合料主要结构，然后在其中加入适量的沥青，通过不同级配设计就能使混合料发挥不同的结构功能。矿质混合料级配设计主要步骤表现为以下几个方面：（1）对沥青混合料设计类型进行确定；（2）确定矿质原料粒径的最大值；（3）确定矿质混合料级配范围；（4）进行相关的试验，包括沥青试验、矿质混合料试验等；(5）调整矿质混合料配合比。结合相关的试验结果，利用数解、图解等方式，得出矿质混合料中矿粉、粗细集料之间的比例关系，然后按照级配要求进行调整。对矿质混合料配合比调整需要遵从一定的原则：第一，要尽可能的使混合料合成级配曲线靠近设计级配中值，特别是尽可能使通过4.75毫米、2.36毫米、0.075毫米筛孔控制的级配靠近设计级配中限，这样才能确保矿质混合料级配设计的合理性；第二，如果沥青公路的交通量较大，一般需要对级配下限进行调整；如果沥青公路交通量较小，特别是对于人行道路，级配调整一般侧重于对级配上限的调整；第三，通过一定规格的筛孔进行控制，对于超过两个百分率控制超出级配范围，需要对原材料进行调整，必要时需要更换原材料。

2.2 确定沥青最佳用量

对于沥青最佳用量的确定一般通过相关的试验进行，现阶段主要的确定沥青最佳用量的试验方法包括马歇尔试验、superpave方法等。

1）马歇尔试验确定沥青最佳用量。第一，根据矿质混合料配合比进行配制，配制成几组混合料备用，然后在规范推荐的沥青用量范围内，每隔0.5%为一组沥青用量，与矿质混合料混合搅拌，制成马歇尔试件；第二，根据相关的试验规范、方法，确定试件的理论最大密度以及毛体积体积值，在原材料密度基础上对各组试件空隙率、沥青饱和度、矿料间隙率等进行计算；第三，对各组马歇尔试件的流值、稳定度进行测定；第四，将上述测定或计算的数据进行汇总，将流值、稳定度、饱和度、实测密度当做纵坐标，将沥青用量当做横坐标制成沥青用量与各项指标的关系曲线图；第五，通过关系曲线图确定沥青最佳用量。具体的方法为，从曲线图上找出毛体积密度最大值对应沥青用量,稳定度最大值对应沥青用量,目标空

隙率(或中值)对应沥青用量以及沥青饱和度范围内的中值对应沥青用量,以其平均值作为最佳初始沥青用量A0，继续在曲线图上找出符合规范要求的各物理指标的沥青用量,并确定满足所有性能指标的沥青用量范围,确定最大值和最小值,并以二者的平均值确定A1,则最佳沥青用量最佳沥青用量A=A0/2+A1/2。

2）Superpave方法确定沥青最佳用量。这种方法与马歇尔设计方法在一定程度上具有相似性，在矿质混合料级配设计过程中，采用Superpave方法利用0.45次方级配图，在混合料骨料结构主要是基于级配限制区以及级配控制点来确定。这种设计方法能够确保骨料质量，提高沥青混合料的抗变形性能，从而增加混合料的耐久性。在确定沥青用量方面，采用Superpave方法主要基于对体积指标的分析，沥青最佳用量更加精确，与沥青路面要求更加符合。

2.3 混合料路用性能验证试验

在确定最佳的沥青用量后，将矿质混合料与沥青进行混合，并通过相关的试验对沥青混合料路用性能进行验证，具体的验证方法主要包括以下几种：（1）通过汉堡试验、车辙试验对混合料高温稳定性进行验证；（2）通过冻融劈裂试验、侵水马歇尔试验验证沥青混合料的水稳定性；（3）通过低温弯曲试验验证沥青混合料的低温抗裂性；（4）通过渗水试验验证沥青混合料的渗水性能；（5）通过四点弯曲小梁试验验证沥青混合料的抗疲劳性能。