沥青混合料配合比设计探讨

吕兴建

（甘肃省白银公路管理局，甘肃 白银 730900）

0 引言

改革开放以来，我国公路交通实现了跨越式发展，然而公路沥青路面的使用寿命却远远达不到设计年限，路面普遍存在耐久性差和早期损坏等突出问题，对路面的正常使用构成严重威胁。这一问题对沥青路面的使用性能提出了愈来愈高的要求，所以目前公路建设已进入以提高为主的新阶段，我们应从工程建设源头抓起，优化沥青混合料配合比设计。本文结合工程实例针对AC-13 型热拌沥青混合料目标配合比设计中的几个重要环节进行探讨。

1 材料的选择与准备

沥青混合料配合比设计中原材料的选择至关重要，一般以品质优良、能满足技术指标、就地取材为原则。通常组成沥青混合料的原材料有：胶结料（沥青）、粗集料、细集料、填充料（矿粉）。

1.1 沥青胶结料

沥青是沥青混合料的重要组成材料，在选择沥青标号时，宜按照公路等级、交通条件、气候条件、路面类型及在结构层中的层位、施工方法等，结合当地的使用经验，经技术论证后确定。其主要控制指标有：针入度、软化点和延度。经综合考虑，国道109 线养护维修工程沥青路面上面层采用SK-90 号沥青,按照现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》规定的方法进行检验。

1.2 粗、细集料及填料

沥青混合料用粗集料应尽量选用碱性岩石，由于碱性岩石与沥青具有较强的粘附力，组成沥青混合料可得到较高的力学强度，在缺少碱性岩石的情况下，也可用酸性岩石代替，但必须对沥青或粗集料进行适当处理，以增加混合料的粘聚力。粗集料还应洁净、干燥、表面粗糙、形状接近立方体，且无风化、不含杂质，并有足够的强度、耐磨耗性。细集料可采用具有适当颗粒级配的天然砂、机制砂或石屑，砂质应洁净、无风化、无杂质，天然砂含泥量不应大于3%，机制砂和石屑砂当量不小于60%。填料须采用石灰岩或岩浆岩的石料经磨细而成的矿粉，也可用水泥或石灰代替。

一般情况下，对粗、细集料及填料的级配不单独提出要求，只要求矿料的掺配级配能符合工程设计级配范围。国道109 线养护维修工程所在地黑山沟石料场盛产火山岩，也称“玄武岩”，该石料结构致密、耐久性甚高、节理面多成六边形，这些特性正是我们所需要的。根据AC-13 型的矿料级配范围，将粗、细集料分为4 中规格：碎石（10～15）mm、碎石（5～10）mm、机制砂（石屑）、填料（矿粉）。按照现行《公路工程集料试验规程》规定的方法进行检验。

2 矿质混合料组成设计

合理的级配是良好沥青混合料的必要条件，原材料选定后，沥青混合料的技术指标很大程度上取决于各组成矿料之间的比例，组成比例不同，所形成的结构亦不同。依据各组成材料的筛分试验资料，采用图解法或试算法确定符合级配范围的各材料用量比例，通常遵循的原则是：合成级配曲线宜尽量接近设计级配中值，尤其使0.075mm、2.36mm 和4.75mm 筛孔的通过量接近设计级配范围的中值，且在0.3mm～0.6mm 范围内不出现“驼峰”,合成级配不得有太多的锯齿形交错。另外，矿粉用量不能过多，否则使沥青混合料结团成块，不宜施工。本着这些原则，我们对矿质混合料组成进行设计，掺配。

3 马歇尔试验

按照JTG F40-2004 规范推荐，结合以往经验估计AC-13 沥青混合料最佳沥青用量为5%，以±0.5%的间隔配置5 组试件，沥青用量分别为：4%、4.5%、5%、5.5%、6%，控制温度在140℃～160℃拌和沥青混合料，应用击实法以规定的击实次数和操作方法成型马歇尔试件。按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》 规定的方法对各组试件进行物理力学指标检验，首先通过试验测定沥青混合料试件的理论最大密度和毛体积密度，计算试件的空隙率、沥青饱和度、矿料间隙率等参数，随后在马歇尔试验仪上测定沥青混合料试件的马歇尔稳定度和流值。

4 确定最佳沥青用量

绘制沥青用量与物理-力学指标关系图，以沥青用量为横坐标，以毛体积密度、空隙率、饱和度、稳定度、流值，矿料间隙率为纵坐标绘制成沥青用量与各项指标的关系曲线。沥青混合料的密度随着沥青用量的增加而增加，但达到最高值时也逐渐降低，最大密度时的沥青用量略高于最大稳定度时的沥青用量；空隙率随着沥青用量的增加而减小；稳定度随着沥青用量的增加而增加，达到最高值后又逐渐降低。我们根据密度最大值、稳定度最大值、目标空隙率（或中值）、沥青饱和度范围的中值求出沥青用量的平均值OAC1=4.9%，各项指标均符合技术标准的沥青用量范围OACmin～OACmax 的中值OAC2=5，再以OAC1 和OAC2 的中值4.95%作为计算的最佳沥青用量。最后根据实践经验和公路等级、气候条件、交通情况，调整确定最佳沥青用量为5.0%，达到了优化设计的目的。

5 应用实践与体会

在国道109 线养护维修工程沥青路面施工过程中，我们严格施工管理，配备了足够的检测力量，对施工过程严密监控，随时对变化的情况进行调整，使混合料的生产始终控制在组成设计的最佳状态，经抽检和现场取芯检验，各项指标均符合规范要求。

综上所述，沥青混合料配合比设计的重点是确定各矿料和沥青在混合料中最优配合比例。我们只有从源头抓起，严格控制原材料质量，不断努力优化沥青混合料配合比设计方法，才能不断提高沥青路面的使用性能，为公路工程更好的作出贡献。

［1］JTG F40-2004 公路沥青路面施工技术规范[M].人民交通出版社.

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

［3］JTG E42-2005 公路工程集料试验规程[M].人民交通出版社.