浅析影响沥青混合料配合比设计的因素

李桂兰+金学勤

【摘要】热拌沥青混合料路面作为一种路面结构形式，行车舒适、噪声低、易于维护等，但普遍存在工程的耐久性和早期损坏两大突出问题。造成这种问题的发生主要看沥青混合料的配合比设计是否合理性。

【关键词】沥青混合料；配合比设计；浅析

【Abstract】Hot asphalt mixture pavement as a pavement structure， driving comfort， low noise， easy to maintain， but the prevalence of engineering durability and early damage two prominent problems. The occurrence of this problem mainly depends on whether the mix design of asphalt mixture is reasonable.

【Key words】Asphalt mixture；Mix design；Analysis

熱拌沥青混合料路面作为一种路面结构形式，以沥青为结合料，将矿质材料粘结成为整体的一种高级的柔性路面。由于其具有表面平整、无接缝、行车舒适、密实度大、整体性好、噪声低、易于维护、强度高、施工期短、养护维修简便、适宜于分期修建等优点，被广泛应用在现代公路、市政道路中。

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。造成这种问题的发生有设计方面和施工方面的原因，如施工工艺、质量控制、原材料、机械设备等，但其中一个原因很重要的就是沥青混合料的配合比设计是否合理性。不合理的配合比设计只能生产出不合格的产品，施工工艺、施工设备再先进，保证工程质量也只能是空话。现就以沥青混合料配合比设计中应注意的几个问题进行分析。

1. 配合比设计中因素分析

1.1 配合比设计中原材料的影响。

选择原材料的质量对于路面质量和使用寿命具有决定性作用，包括矿料级配、形状、坚固性、酸碱度及沥青、填料的质量。其中对混合料配合比影响最大的就是矿料的级配。级配的好坏决定了混合料合成级配的好坏。原材料的取样正确与否决定了是否能真实有效地反映其原材料的质量。根据《集料试验规程》规定，在同批来料上取样时，应先铲除堆脚等处无代表性的部分，再在料堆的顶部、中部和底部，各从均匀分布的几个不同部位，取大致相等的若干份原材料组成一组试样。当从皮带运输机上取样时，应在皮带运输机的出料处抽取有代表性的试样，并由若干份组成的一组试样。在货船上取样时，应从不同部位和深度抽取大致相等的若干份组成一组试样，取样数量不得少于规范要求数量。

原材料选取的另一方面是试样的缩分。规范要求采用四分法或分料器，但在实际操作中，经常出现试验人员随意铲取一定数量试样进行各项试验的现象，这样的试验结果很可能没有代表性。

1.2 配合比设计中的矿料。

矿料级配良好的沥青混合料既有坚实的网络骨架，又有密度高、剩余空隙率适中的特点，因而具有理想的强度和高温稳定性。沥青混合料组成设计的目的，就是要使沥青混合料有足够的沥青以确保路面有良好的耐久性；有足够的剩余空隙以保证良好的高温稳定性；有良好的施工和易性等。沥青混合料配合比设计内容包括矿料级配、最佳沥青用量的确定并用实验检验混合科的物理力学性能。描述沥青混合料组成的参数包括看看最大粒径及级配类型、沥青用量、剩余空隙率、矿料间隙率等。

矿料的配合比计算决定混合料的合成级配。规范要求合成级配应使包括0.075mm、2.36mm、4.75mm筛孔在内的较多筛孔的通过量接近设计级配范围的中限，同时避免过多的犬牙交错。在实际计算过程中，由于一些试验单位仍采用传统的图解法初算、再进行调整的方法。这种方法很大程度上取决于试验人员的经验、熟练程度，费时费力，且不能保证得到最佳配合比例。另一方面，试验中有时陷入片面追求合成级配接近中值、圆滑，而忽视工程实际的情况。实际上不同的工程对混合料的级配要求也不同。如果不考虑工程实际情况，一味追求中值，容易导致沥青砼空隙率大，表面粗糙，平整度差等不足。同时考虑对交通流量的大小、气候的冷暖、公路等级的高低多方面的实际因素。

1.3 试验条件及试验操作精确度。

（1）《集料试验规程》中提出对沥青混合料所用矿料级配采用干筛法和水洗法共同确定，这是因为采用干筛法，往往会因为小于0.075mm的成分粘附在矿料上筛不下去，而不能真实反映矿料的级配，从而影响石粉的添加数量，这种影响当某些矿料含石粉较多时，对配合比例的影响尤其明显。集料中另一个可能的影响因素是细集料的含泥屑量。有些试验室仍用水洗法小于0.075mm的含量来评定集料的泥屑量，这是不恰当的。在细集料中小于0.075mm的成分包括粘土、尘屑和石粉，用水洗法无法分别区别开来。因此在实际操作中细集料应进行砂当量试验以真实地评价材料的质量。

（2）试件的拌制以前存在人工炒拌，一组试件集中拌和的作法，容易导致沥青局部过热，混合料拌和不均匀等情况，因此，应严格按规程操作，严禁人工炒拌，集中拌和，而且一次只能拌制一个试件。在击实试验中温度达不到将影响试件的密度、试件的空隙率，而试件尚未冷却就脱模，容易使试件受到损伤。

（3）对同一种沥青混合料，不同的测试方法测得的试验结果大不相同。成型的试件其密度的测试应针对不同性质的沥青混合料而采用不同的测试方法。规范要求对吸水率不大于2%的沥青混合料，包括Ⅰ型或较密实的Ⅱ型沥青砼，抗滑表层混合料，SMA采用表干法测其毛体积相对密度，对几乎不吸水的密实型沥青混合料采用水中重法测表观相对密度。对吸水率大于2%的沥青砼或沥青碎石采用蜡封法测其毛体积相对密度。因此，选择合适的试验方法是十分必要的。

1.4 试验仪器设备的情况。

试验仪器设备精度是影响试验结果准确性的重要因素。在混合料配合比设计中，主要有称量仪器、马歇尔稳定度仪、试件养护用的恒温水浴、烘箱等。其中马歇尔试验是混合料配合比设计中关键的试验项目，数据的真实性十分重要。在实际试验过程中，有时會遇到荷载变形曲线顶部平坦，即荷载增加很小，流值却持续增大的情况。出现这种情况一是要仔细的检查仪器是否符合规范允许的精度范围，另外就是对试验结果进行修正。如采用原点修正或取最大荷载98%处对应的变形值作为流值，但这种情况应在试验报告中注明。马歇尔试验的变异性与试件的成型高度关系很大，所以制作时要严格控制成型试件的高度，对高度超出63.5mm±1.3mm范围的应予以作废。

2. 应对措施

影响混合料配合比设计的因素有原材料质量、试验操作的规范、准确度，试验仪器的精确度，以及试验数据处理的合理性几个方面。要将试验误差减小到最低限度，应做好以下几个方面。

（1）控制原则：就地选择、性能优良、质量稳定、经济适用，原材料的质量控制应从材料源头把关。

（2）应根据公路等级、路面结构类型及面层厚度，结合气候条件，确定沥青种类。要尽量选取高树脂、少石蜡的石油道路沥青，含腊量越大的沥青，越容易产生裂缝。沥青的感温性是沥青性能的核心指标，感温性好的沥青抗车辙能力强，感温性差的沥青抗裂缝能力强。另外，沥青粘度也应适当，粘度高的沥青强度高，高温稳定性好，不易发生过大的永久变形，但低温易开裂，同时由于粒料表层包裹的沥青过厚，沥青用量增大，热稳定性降低。改性沥青感温性低、脆点低，抵抗车辙、推移及裂缝能力强。选用改性沥青时要根据沥青改性的目的和要求选择改性剂。为提高永久变形能力，宜采用树脂类、热塑性橡胶类改性剂；为提高抗水损害能力，宜采用橡胶类改性剂和各类抗剥落剂；为提高抗疲劳开裂能力，宜采用橡胶类、热塑性橡胶类或热塑性树脂类改性剂。

（3）加强试验操作培训，提高试验人员的操作水平，严格按规程操作。对原材料要求进行平行试验，试验结果满足平行性试验、重复性试验的精度要求。对马歇尔试验将误差超过数据剔除，尽量减少试验中的偶然误差。

（4）确保试验仪器设备的精度合格，示值误差在规定允许范围内。一方面加强试验仪器设备的检定、保养工作，另一方面要严格按规程操作，杜绝野蛮操作行为。

（5）做好目标配合比、生产配合比、配合比设计验证三个步骤。如果说目标配合比是“理论的研究”，那么生产配合比和配合比验证过程就是理论与实际的结合，它为全面推广施工工作最后的准备。生产配合比阶段的试验过程基本同目标配合比一样，包括原材料的测试，合成级配的计算，混合料试拌、成型、破型等。要注意的是这一步骤的配合比设计应结合拌和设备、生产实际综合考虑，不断调整，使生产出的混合料即达到规范允许的各项技术指标，又能满足正常生产所需的供料能力。在生产配合比验证阶段，试验人员应注意跟踪检测，一是目测现场摊铺效果，二是及时取样进行各项物理力学指标测试，并对试验结果进行统计分析。

沥青路面是整个路面工程的功能性作用的最后也是最重要的部分，是整个工程的精华部分，我们加强对沥青砼原材料质量控制是提高沥青混合料配合比设计的最好保障，做好一组配合比设计对提高沥青路面质量是一个基本保证。今后将进一步总结经验，逐步完善，减少沥青混凝土路面的早期破坏，增加其使用寿命，发挥更大的经济效益。

[文章编号]1619-2737（2017）07-18-614

[作者简介] 李桂兰（1975.10-），女，职称：工程师，工作单位：江西高速公路投资集团南昌南管理中心养护应急管理所，1995年7月参加工作。毕业院校：中国人民解放军理工大学，专业：建设监理及工程建设管理。

金学勤（1980.10-），男，汉族，职称：工程师，工作单位：江西高速公路投资集团南昌南管理中心养护应急管理所，2004年7月参加工作。毕业院校：长沙理工大学，专业：公路工程管理。