沥青混凝土配合比设计影响因素分析及设计优化

【摘要】连续级配的沥青混合料具有高温稳定性良好、水稳定性良好和耐老化性良好等优点，能够有效地抵抗沥青路面病害的发生，使得道路使用寿命得以延长，从而被广泛地应用到高速公路建设项目中。结合G40沪陕高速公路滁州支线（滁州西环高速）路面工程实例，从原材料组成特性对AC-25C下面层沥青混合料的配合比设计进行优化与验证，对沥青混凝土配合比设计影响因素进行分析及设计优化，从而确保沥青路面工程的施工质量。

【关键词】沥青混凝土配合比;优化设计;原材料

沥青混凝土是高速公路路面建设中必不可少的施工材料，沥青混凝土的质量直接决定着公路工程、沥青公路路面的耐久性、稳固性。因此，在公路工程施工中，必须加强对沥青混凝土质量的把控，通过优化沥青混凝土配合比设计，以此保证沥青混凝土的质量，保证工程的质量。

1、沥青混凝土配合比设计概述

沥青混凝土是由矿料（包括碎石、石屑、机制砂和填料）与沥青结合料经一定比例混合拌制而成的混合料的总称，其中粗细集料起骨架作用，沥青与填料起胶结填充作用。确定这种比例关系和混合料的各项性能指标的工作，称为沥青混凝土配合比设计。混凝土配合比设计非常重要，其对于工程建设的质量产生很大影响，因此需要重点加強研究。

2、沥青混凝土配合比设计影响因素分析

沥青混合料的性能表现取决于组成材料的性质、合适的组成配合比例以及合理的拌合施工工艺，其中组成材料自身质量是沥青混合料技术性质保证的基础。

2.1沥青

沥青路面所用的沥青标号应根据气候条件和沥青混合料类型、道路等级、交通性质、路面类型以及当地经验等因素确定，沥青的黏度过高，混合料低温变形能力相对较差，容易产生裂缝。采用较低黏度的沥青，混合料在低温时具有较好的变形能力，有益于减缓裂缝的形成，但夏季热稳定性不足，容易产生较大裂缝。根据综合考虑本项目采用的是A级70号道路石油沥青作为下面层的用料。

2.2粗集料

沥青混合料用粗集料应该洁净、干燥、表面粗糙、形状接近立方体，且无风化、不含杂质，具有足够的强度、耐磨耗性，各项指标必须满足规范要求;对沥青的粘附等级应该满足规范及设计要求，若达不到要求必须采取抗剥落措施。

2.3细集料

在沥青混合料中，细集料对混合料的各项指标影响相当大。所用细集料应该洁净、干燥、无风化、不含杂质，并有适当的级配范围;各项指标应满足规范要求。

本项目采用20mm-30mm石灰岩碎石经自加工而成的机制砂，严格控制0.075mm通过率及洁净程度。

2.4填料

填料在沥青混合料中发挥着重要的作用，通过沥青和填料之间相互作用形成的结构沥青和组成的沥青胶浆，是沥青混合料中重要的组成部分，对混合料的高温稳定性和水稳定性有直接的影响。填料的另一关键性能是细度，达到一定的细度才能保证与沥青之间有更高的接触程度，形成更多的结构沥青。

3、沥青混凝土配合比设计及优化

3.1目标配合比设计及优化

目标配合比设计是整个过程的开始，结合施工文件要求，选择相应的材料，计算矿料级配比，选择最佳状态的配合比。结合实践经验固定一个最佳沥青含量的范围，设计出不同油石比的配置的5组材料试件，每组间隔是0.5%，然后分别进行马歇尔稳定度、空隙率、试件密度、流值、沥青最佳沥青用量OAC，然后再按最佳沥青用量OAC制件，做水稳定性检验和高温稳定性检验。最后，判定实验结果，确定理想的目标配合比。

在目标配合比设计过程中，必须重视一个重要指标：混合料空隙率。沥青混合料的空隙率是反映沥青路面泛油、松散、裂纹、车辙等病害的最重要指标，这个指标对调整混合料稳定性和耐久性特别重要。

当空隙率偏大时路面的雨水和空气很容易深入到路表穿过路面，破坏沥青性能，导致过早老化，缩短使用寿命，使沥青路面产生破坏。可以适当增加填料，尽量选用细的填料来调整混合料的空隙率;当空隙率偏小时会导致沥青路面泛油和壅包等问题，此时可以适当调整矿料的级配比，适当增大粗集料的比例，减少细集料的用量，同时调整沥青混合料的油石比。

3.2生产配合比设计及优化

根据试验结果，目标配合比确定后，要根据实际施工情况，进行实际施工的沥青混合料拌和设备进行配比设计。根据路面的结构，确定生产配比的类型，选择符合要求的振动筛。用热拌和料进行马歇尔试验，试验油石比是确定的目标配合比油石比的0.3%。根据目标配合比用的试验方法确定最佳用油量，最终得出的结果为生产配合比。确定生产配合比根据拌和设备的拌和能力确定每盘料所需的矿料数量和沥青数量。

在进行生产配合比设计时一定确保放出的热料与大规模生产时一直，就必须采取一定的措施：1.保证供应的热料与目标配合比一直;2.过拌合楼的冷料要充足，保证有足够的热料排出;3.拌合楼的除尘系统不得随意改动。

3.3生产配合比的验证

确定生产配合比后在进行施工前，要通过实际施工对预期的目标值进行验证，即从感性的角度评估沥青混合料配比的设计，同时，也要验证施工单位的施工方案，检验施工过程中的拌和、运输、摊铺、碾压等环节的可行性和协调情况。可以从混合料的颜色、均匀情况、碾压后的表面情况及试验检测数据进行判断;同时监督施工的全过程，实时检查设备的设备参数材料的操作情况。最后整理每个阶段的数据，进行总结分析，如果指标不能满足要求，及时做出施工调整或者调整施工工艺，尽可能的做到符合设计要求，保障施工顺利进行。

总结：

沥青混合料的配合比设计在高等级公路施工过程中，是一个非常复杂而且细致的过程，必须严格按照设计要求，控制各个环节，最终得出可靠的配合比。近年来在公路施工过程中发现，控制混合料的配合比是保证工程的关键。同时，必须从设计的全过程严格控制：首先，严格控制原材料的质量，实时检验原材料;其次;施工单位必须形成完善的自检体系，严格控制材料的规格、混合料的级配组成和沥青用量。沥青用量必须通过马歇尔稳定度试验确定，在施工过程中及时的校验。从设计、选料、试验、施工中任何一个环节，严格控制，加强管理。

参考文献：

[1]唐述长.基于路用多孔沥青混凝土配合比设计方法研究[J].建筑工程技术与设计，2019，（11）：3246.2095-6630.2019.11.3155.

[2]程聪武，蒋慧，李香强，等.高透水性混凝土配合比设计及性能试验研究[J].四川建筑，2016，36（5）：174-175，178.1007-8983.2016.05.060.

[3]高俊峰，张岩松.透水混凝土配合比设计及试验方法的技术应用分析[J].硅谷，2010，（2）：123-123.1671-7597.2010.02.104.

[4]汪洪菊，王继远.高强钢纤维混凝土配合比设计方法及其影响因素研究[J].河南城建学院学报，2015，24（2）：31-35，48.2015.02.007

作者简介;

倪盛昌（1986-），男，安徽合肥人，学历：本科，目前职称：工程师，专业方向：公路水运工程试验检测。