均衡配合比设计会是未来的趋势吗？

文 | 本刊编译

2015年9月，美国联邦公路管理局（FHWA）混合料与施工专家工作组成立了均衡配合比设计小组。该小组将均衡配合比设计（即Balanced Mix Design，简称BMD）定义为这样一种沥青混合料配合比设计方法——“对在适当的条件下得到的试样进行性能测试，解决多种病害，并且考虑了交通、气候、混合料的老化和它在路面结构中的位置。”

简而言之，BMD包含两个或更多力学试验，例如车辙试验和开裂试验，以评估混合料抵抗常见病害的表现。均衡配合比设计小组确定了3种可能的应用BMD的方法：用性能试验验证体积设计，用性能试验改进体积设计和性能设计，如图1所示。

图1 3种BMD方法

（1）用性能试验验证体积设计（Volumetric Design with Performance Verification）：基本上是Superpave体积配合比设计方法的最后加上性能试验。如果混合料不能通过性能试验，就要重复整个配合比设计过程。

（2）用性能试验改进体积设计（Performance-Modified Volumetric Design）：该方法从Superpave配合比设计方法开始，建立初始的集料级配和沥青含量，然后调整配合比以满足性能试验要求，最终设计可能不需要满足所均衡配合比设计（BMD）被定义为这样一种沥青混合料配合比设计方法——“对在适当的条件下得到的试样进行性能测试，解决多种病害，并且考虑了交通、气候、混合料的老化和它在路面结构中的位置。”有的Superpave标准。

（3） 性 能 设 计（Performance Design）：这种方法跳过了体积配合比设计，直接使用性能试验评估包含不同的集料级配和沥青含量的混合料。可以为沥青结合料和集料的性能设定最低要求；传统的体积标准可以用作非强制性指南，但是不能作为设计标准。这种方法目前没有被使用，但是不失为一个可行的选择。

当前，沥青混合料主要是在Superpave体系下设计的，其中集料和沥青结合料的比例主要依赖于以试验为依据的集料质量特征和体积参数，例如空隙率、VMA和VFA等。体积参数的计算高度依赖于准确地确定混合料组成部分的比重。然而，集料的毛体积比重的准确性和可变性存在众所周知的问题，这使人们担心配合比设计中的沥青含量是否准确。

随着回收沥青路面旧料（RAP）和再生沥青瓦（RAS）的加入，这种对集料毛体积比重测定精度的担忧也跟着增加了。此外，结合料在这些再生材料中的作用没有在体积特性中得到体现，目前尚不清楚再生结合料如何与原生结合料相互作用，这最终带来关于这些材料如何影响现场性能的更多疑问。

当前的体积配合比设计方法也不能评估温拌沥青添加剂、聚合物、再生剂和纤维的影响。因此，性能试验需要作为配合比设计程序的一部分，确保沥青混合料具备理想的路用性能。

2018年9月底，美国国家公路合作研究计划（NCHRP）完成了一个目标是开发BMD配合比设计框架的项目（编号20-07/Task 406）。BMD会不会是未来的趋势呢？也许不用太久就会有答案。