基于共和至茶卡公路沥青混合料配合比设计研究

莫延英 朱洪洲

摘要：本文结合沥青混凝土路面工程实例，论述了沥青混合料配合比设计方法和步骤，包括工程设计级配范围的确定、对原材料要求、矿料组成设计、确定沥青最佳用量、配合比设计检验。

关键词：沥青混合料;工程设计级配、马歇尔试验、矿料组成设计、沥青最佳用量

1引言

随着经济的飞速发展，我省交通运输业显现出突飞猛进的态势，公路交通量逐年增加，轴载迅速增长，沥青路面的使用寿命收到了严重挑战;尤其是在青藏高寒区，沥青路面的各种病害，如泛油、裂缝、坑槽、松散、车辙等普遍存在，对路面使用质量已构成了严重的威胁。本文就结合工程实例对AC-13型沥青混合料配合比設计进行探讨，优化沥青混合料配合比设计，提高沥青路面的使用性能。

2项目概况

共和至茶卡公路一级公路，项目位于青海，区域海拔高度在2906～3233米之间，深居欧亚大陆的腹地，公路自然区划属Ⅶ1。气候属高原大陆性气候中冷温性干旱草原类型，气候干燥、寒冷，冬季漫长，降雨量少，年平均降雨量为311.2～212.1毫米，年平均蒸发量为1841.2～2152.2毫米。结冻期由当年的10月到次年的4月，年平均气温为3.4℃，元月份气温最低，平均为-10.8℃，历史最低气温为-28.9℃，7月份气温最高，平均为15.1℃。主线路面结构层为：4cmAC-13细粒式沥青砼上面层—5cmAC-16中粒式沥青砼下面层—20cm水泥稳定砂砾（掺40%碎石）基层—28～32cm级配砂砾底基层。

3确定工程设计级配范围

根据《公路沥青路面施工技术规范》中对沥青混合料矿料级配范围的要求，确定AC-13型沥青混合料矿料工程设计级配范围。经确定的工程设计级配范围是配合比设计的依据，不得随意变更。

4对原材料的要求

沥青混合料的原材料主要有粗集料、细集料、填料、沥青，委托单位提供的沥青为克拉玛依110号A级重交通道路石油沥青，粗集料为9-13mm碎石、5-10mm碎石、3-5mm碎石，细集料为0-3mm石屑，填料采用矿粉，经试验原材料各项物理力学指标均符合要求。

5矿料组成设计

根据几种矿质材料的筛分结果，及现行规范《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）中对AC-13型沥青混合料矿料级配范围的要求，按图解法对其进行了矿料组成设计。通过调整，最后确定矿料的合成级配组成（见表2），级配曲线图见图1。

设计合成级配不得有太多的锯齿形交错，且在0.3mm～0.6mm范围内不出现“驼峰”。

当反复调整不能满意时，宜更换材料设计，AC-13型沥青混合料矿料级配曲线见下图1。

6确定沥青最佳用量

按上述确定的矿料组成设计，采用级配中值，取3.8%、4.3%、4.8%、5.3%、5.8%，5种油石比分别成型马歇尔试件，经试验确定的马歇尔各项试验指标如表3所示。

以油石比为横坐标，以马歇尔试验的各项指标为纵坐标，将马歇尔试验指标点入图中，连成圆滑的曲线，如图2所示。在图上求取相应于密度最大值的沥青用量为a1、稳定度最大值的沥青用量为a2、空隙率范围内中值的沥青用量为a3、沥青饱和度范围的中值的沥青用量为a4。按式（1-1）取平均值作为OAC1：

以各项指标均符合技术标准（的沥青用量范围OACmin-OACmax的中值作为OAC2，见式（1-2）。

取OAC1及OAC2的中值作为计算的最佳沥青用量OAC。

7配合比设计检验

通过马歇尔试验对比分析，采用最佳沥青用量进行验证，最终采用级配中值，见表4。最佳油石比时的各项指标特征值，如表5所示。

通过试验，沥青混合料矿料配合比为9-13mm：5-10mm：3-5mm：0-3mm：矿粉=30%：9%：24%：34%：3%，采用级配中值。结合工程实践经验、公路等级、气候条件等因素，最佳油石比采用5.1%。经配合比设计检验，沥青混合料空隙率、饱和度、稳定度、流值、矿料间隙率等指标均符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）的技术要求。

8结束语

综上所述，影响沥青混凝土路面使用性能的因素很多，我们应从源头抓起，严格控制原材料质量，优化沥青混合料配合比设计，从而提高沥青路面的使用性能。

参考文献：

[1]公路工程沥青路面施工技术规范JTGF40-2004，北京：人民交通出版社，2004

[2]公路工程沥青及沥青混合料试验规程JTG E20-2011，北京：人民交通出版社，2011

[3]公路工程集料试验规程JTGE42-2005，北京：人民交通出版社，2005

[4]公路沥青路面设计规范JTG D50-2017，北京：人民交通出版社，2005