高速公路路面上面层沥青混合料配合比设计

一、引言

高等级公路是专供汽车高速行驶的公路，路面具有较好的高温稳定性能、抗水损害能力和耐久性。永宁高速公路（三明段）沥青混凝土路面主线采用三层式沥青混凝土路面结构。本文着重阐述上面层的配合比设计。

二、沥青混合料目标配合比设计

1、原材料

①沥青胶结料

采用新加坡“埃索”AH-70重油沥青，沥青实测试验结果如下表1：

表1 实测指标

②集料

集料的性能分为两类：一类是集料的认同特性，包括粗细集料的棱角性， 扁平和细长颗粒含量及粘土含量，属强制性标准；另一类是集料的资源特性，它包括韧度、坚固性和有害物质含量，属于地区性标准。

本次采用反击式碎石机生产的辉绿岩集料：9.5～16mm、4.75～9.5mm、2.36～4.75mm、0～2.36mm。按照现行规范进行相关试验, 视密度2.890g/cm3（≥2.500），砂当量68%（≥60）, ＜0.075mm的颗粒含量8.8% (≤15)。

③填料

填料采用石灰岩等憎水性石料磨细得到的矿粉,无杂质,通过0.075mm孔径的颗粒含量＞80%，无团粒结块现象，含水量不大于1%。

表2 粗集料试验结果汇总表

2、沥青混合料目标配合比设计及验证

测定沥青不同温度下的表观粘度，绘出沥青的粘度曲线，在粘度曲线上取(0.17±0.02)Pa·s时的温度作为拌和温度控制范围, 以(0.28±0.02)Pa·s时的温度作为压实成型温度控制范围, 从而确定重油沥青拌和温度范围为160℃～170℃，击实温度范围为142℃～148℃。

①矿料配合比确定

对多次取样材料进行筛分试验，最终确定最佳比例（表3）

②选择设计级配的沥青用量

表3 选定的矿料最佳比例

根据规范，分别采用3.5%、4.0%、4.5%、5.0%、5.5%，按±0.5% 间隔变化, 运用马歇尔电动击实仪制作成型5组马歇尔试件。通过对试件物理指标、力学指标的测定，得出马歇尔相关试验结果见表4：

③确定最佳沥青用量

根据表4中所列数据，绘制空隙率Va、粒料间隙率VMA、饱和度VFA、毛体积密度、马歇尔稳定度、流值与不同沥青用量曲线图，依据空隙率Va与沥青用量关系曲线图查得最佳沥青用量的初始值，并根据规范及其他影响因素（包括实践经验、公路等级、气候条件等）来综合考虑，选择沥青用量4.5%为最佳沥青用量。

④目标配合比检验

采用选定的最佳沥青用量4.5%制作试件，在浸水48h后测定马歇尔稳定度，结果得出残留稳定度为88.2%（大于70%），沥青混合料劈裂抗拉强度比是96.0%(不小于75%)、动稳定度试验结果是1648次/mm(不小于800次/mm)，都符合规范及设计的要求。

表4 马歇尔试验结果汇总表

三、沥青混合料生产配合比设计

1、级配设计

根据《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)的要求，从沥青拌和站拌和设备（美国ASTEC 4500型）热料仓取样进行筛分试验，根据各热料仓筛分结果计算接近目标配合比级配矿料配比（表5）

表5 选定的各热料仓矿料最佳比例

2、确定沥青用量

根据沥青混合料生产配合比的设计级配，采用目标配合比设计所确定的最佳沥青用量±0.3%制作3 组马歇尔试件进行马歇尔试验，马歇尔试验结果见表6：

根据表6马歇尔试验结果汇总表的试验结果，并结合福建省气候气温偏高且多雨的特点和和实践经验，AK-16A取4.5%为抗滑表层的最佳沥青用量。

表6 马歇尔试验结果汇总表

3、残留稳定度的检验

按照生产配合比室内制备的马歇尔试件，测定48h后马歇尔试件的残留稳定度为89.3%，其大于70%，符合规范要求。

4、生产配合比检验

为了验证生产配合比的正确性和合理性，选用沥青用量为4.5%来铺筑试验路段，试验路段的各项检测指标（如表7）：

表7 试验路段试验检测成果表

根据试验路段检测成果表7并且铺筑的外观均匀，表明所选定的配合比是合理、可行的，可以用来进行大面积施工。

四、结束语

通过上面层的沥青混合料配合比设计，说明了大密度(视密度＞ 2.8g/cm3)碎石在保证现场空隙率(为4.0%)、摊铺碾压后外观均匀及具有较高的高温稳定性的前提下可以用作沥青混合料的粗集料。