热拌沥青混合料的配合比设计探讨

华凤祥

摘要：沥青混合料的配合比设计是施工过程中十分重要的工作，配合比设计的结果直接影响到沥青路面的施工质量和使用寿命。文章以253省道、321省道沛县城区改线段路面工程沥青混凝土下面层AC-25C型为例，浅析热拌沥青混合料的目标配合比设计、生产配合比设计及生产配合比验证三个阶段的控制要点。

关键词：沥青混合料；配合比设计；控制要点；沥青路面；原材料控制 文献标识码：A

中图分类号：U414 文章编号：1009-2374（2016）05-0004-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.05.003

1 原材料控制

原材料是保证沥青混凝土路面施工质量的第一步，也是最重要的一个控制环节。不同的料源、不同的批次，施工使用的材料与配合比设计使用的材料的不一致性，都直接影响着沥青混合料的配合比设计在施工控制中的实用性。所以要完成一个好的配合比设计，控制好原材料质量是首要条件，这就要求施工单位要把控好原材料的质量保证“三关”：首先是招标及订货关，供货单位必须提供各种原材料的质量检测报告；其次是进货关，供货单位供应的原材料有可能违背投标时的承诺，进货时必须重新检验；最后是使用及保管关，材料进场后的存贮、堆放、管理是保证材料质量必须重视的第

三关。

1.1 沥青

沥青是沥青混合料中最关键的材料，沥青使用性能的好坏直接决定沥青路面的使用寿命。在本工程中，根据设计文件要求，使用的沥青为SBS改性沥青（I-D），该沥青的高温、低温性能都较好，且有良好的弹性恢复性能。按照合同要求，沥青作为关键的材料被列为甲供，是业主通过招标直接从生产厂家订购的，且供应商提供了该型材料的基质沥青的质量检测报告；在沥青材料进场时，施工单位的工地试验室按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）中的方法要求严格进行了抽检，检测各项技术指标符合设计及《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）中对聚合物改性沥青SBS（I-D）的技术要求。进场的合格沥青被贮备在专用贮备罐中，并在贮备罐中加设了搅拌设备来保证使用时的均匀性。进场聚合物改性沥青SBS（I-D）主要指标如表1。

1.2 集料

集料是沥青混合料配合比设计中矿料级配的主要组成部分，也是主要受力支撑材料，是沥青混凝土路面的骨架，其均匀程度、颗粒形状和表面粗糙度决定着沥青混合料的嵌挤力及摩阻力。矿料级配的好坏直接影响着沥青混合料的各项性能指标，要想配出较理想的合成矿料级配，施工单位把控好集料的质量保证三关至关重要。在本工程中，集料是施工单位通过招标选定符合条件的大型采石场供应，且要求采石场所用的振动筛与生产拌和设备所用的热仓振动筛筛孔尺寸一致。为加强进料关的管理，除工地试验室对进场材料逐批检验外，工程单位还在采石场派驻监理和材料员，对生产供应的材料进行监督。为保证进场后的各种规格集料不相互混杂和弄脏，工地沥青混凝土拌和站对进站道路及贮料场地进行了硬化，并在不同规格的料堆间设置了隔离墙、搭设了防雨棚。进场集料按《公路工程集料试验规程》（JTG E42-2005）检测，其主要指标见表2：

2 目标配合比设计

2.1 确定矿料配合比

按照《公路工程集料试验规程》（JTG E42-2005）规定的方法，对上述进场的各种合格矿料分别取样进行常规指标检测和水洗筛分。此时的控制要点是在料堆上取样时一定要取有代表性的样品，这样才能确保配合比设计的结果代表真正拌和机拌和的实际级配。根据各种规格矿料的筛分结果，借助电子计算机的电子表格用试配法进行矿料配合比设计。在试配控制过程中，要力求设计级配曲线与施工要求的级配范围的中值线基本重合，且不得有太多的锯齿形交错和0.3～0.6mm范围内不出现“驼峰”。当反复调整不能满意时，宜更换部分原材料重新设计。通过多次试配，本工程的矿料配合比组成为：9.5～31.5mm碎石24%，9.5～19mm碎石18%，4.75～16mm碎石24%，2.36～9.5mm碎石11%，机制砂20%，矿粉3%。级配曲线见图1：

2.2 确定最佳油石比

根据《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006）推荐的油石比范围并结合本地的实践经验，选择了适宜AC-25C型沥青混合料的油石比估算目标值为4.2%。按以上矿料配合比组成，按0.5%的油石比间隔变化，分别以油石比3.2%、3.7%、4.2%、4.7%、5.2%准备五份目标配合比马歇尔试验用原材料。用试验室的沥青混合料拌和机拌制出五种油石比的沥青混合料，并按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）规定的方法，击实成型马歇尔试件，测定出其各项物理指标和力学性质，见表3：

以表3中油石比为横坐标，马歇尔试验各项指标为纵坐标，将试验结果点成图表，并连成圆滑的曲线图。分别可由图得出：a1=3.8%，a2=4.6%，a3=4.1%，a4=4.1%，OACmin=3.5%，OACmax=4.6%。

3 生产配合比设计

3.1 确定各热料仓矿料配合比

根据目标配合比设计中的矿料组成比例及沥青混合料拌和机的每小时生产量，分别计算出各种矿料的每小时供料量，对拌和机反复进行冷料匹配调试，直至各冷料仓的供料量达到目标配合比设计要求。待拌和机调试完毕后，开机给热仓供料进行取样，必须从拌和机二次筛分后进入各热料仓的材料中取样。此时的控制要点是各热料仓取样必须取热料仓中部有代表性的料，且取样至少应在干拌5次以后进行。取样后，按照《公路工程集料试验规程》（JTG E42-2005）规定的方法，对各热仓样品进行水洗筛分。根据筛分结果，借助电子计算机的电子表格用试配法进行热仓矿料配合比的设计。在试配控制过程中，要力求设计级配曲线与施工要求的级配范围的中值线基本重合，并且要接近目标配合比设计的级配曲线。通过多次试配调整，本工程各热料仓矿料配合比组成为：6号仓∶5号仓∶4号仓∶3号仓∶2号仓∶1号仓∶矿粉=14∶16∶14∶20∶8∶25∶3。级配曲线见图2：

3.2 确定生产的最佳油石比

以目标配合比设计的最佳油石比4.2%为基准，按0.3%的油石比间隔变化，分别以3.9%、4.2%、4.5%的油石比和计算确定的各热料仓矿料配合比准备三份马歇尔试验用材料。用试验室的沥青混合料拌和机拌制出三种油石比的沥青混合料，并按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）规定的方法进行马歇尔试验。通过检测三种油石比的马歇尔试验结果全部满足规范要求，通过优化比较，选择4.2%为生产最佳油石比。按最佳生产配合比做一组马歇尔试件，进行浸水马歇尔试验，得出浸水残留稳定度为86%，符合规范规定不得小于80%的要求。试验结果见表4和表5：

4 生产配合比验证

4.1 沥青混合料油石比和矿料级配检测

按照确定的生产配合比进行试拌试铺，在施工过程中分别从拌和站和施工现场随机取样，并按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）规定的方法采用离心法进行抽提试验。经多次抽样检测，沥青混合料的油石比均满足规范规定的±0.3%要求。按照《公路工程集料试验规程》（JTG E42-2005）规定的方法，分别对抽提试验后的矿料进行水洗筛分，矿料级配曲线也全部满足规范要求，并且与生产级配曲线相接近。

4.2 沥青混合料物理指标和力学性能检测

在试拌试铺施工过程中分别从拌和站和施工现场随机取样，采用与目标配合比设计相同的成型方法制备试件，按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）规定的方法进行马歇尔试验，检测其马歇尔稳定度为13.6kN，浸水残留稳定度为85.7%、空隙率为4.5%，均能满足规范要求。

4.3 沥青混凝土压实度检测

通过对完成的试铺路段进行钻芯取样，检测其路面压实度平均值为98.5%，变异系数为0.81%，这说明施工机械的类型、数量、组合方式和压实工艺均能满足施工需要。

5 结语

热拌沥青混合料的目标配合比设计、生产配合比设计及生产配合比验证是一个完整的整体，只有通过这三个阶段的设计才能找到一个平衡点，得出一个材料、性能、经济各方面都满意的标准配合比，用以科学地指导生产施工。

（责任编辑：周 琼）