沥青混合料配合比组成设计对路面施工质量的影响分析

佘文、王瑶

（贵州宏信创达工程检测咨询有限公司，贵州 贵阳 550014）

0 引言

在沥青路面施工过程中，为了保证施工质量，施工单位应对其配合比设计进行控制，确保符合施工要求。在此过程中，施工单位应从原材料质量控制、配合比设计以及拌和工艺等方面出发，对沥青路面质量进行控制，在保证沥青路面施工质量的前提下，进一步延长其使用寿命。

1 沥青混合料的主要指标

在沥青混合料配合比设计过程中，施工单位应先对沥青混合料的各项性能指标进行分析，当前常见的指标主要有耐久性、高温稳定性、低温抗裂性等方面。在沥青路面施工中，若各方面性能良好，不但有效减少沥青路面的早期病害，还能延长沥青路面的使用寿命。当性能较差时，沥青路面会出现离析、坑槽以及车辙等早期病害，降低道路的使用舒适度和安全性，还会影响使用寿命，因此，施工单位应对沥青混合料的各指标进行控制。

1.1 耐久性

在沥青混合料施工时，其耐久性受多种因素的影响，其中最主要的影响因素为沥青混合料的空隙率。通常情况下，空隙率主要受压实程度、沥青材料用量以及矿料级配等因素的影响，因此，施工单位应从多个方面出发，对空隙率进行控制，从而达到提高沥青混合料耐久性的目的。

1.2 高温稳定性

在高温稳定性检测过程中，施工单位可以借助车辙试验、马歇尔流值、稳定度对高温稳定性进行验证。在高温稳定性控制过程中，施工单位应合理选择沥青和集料。选择沥青应保证黏度符合要求，提高集料和沥青的黏附性。与此同时，在对集料进行选择时，应对其级配进行控制，所选集料应具有形状接近立方体、表面粗糙以及棱角丰富等优势，使各集料颗粒之间形成稳定的嵌挤结构，使沥青混合料高温稳定性进一步提高。

1.3 渗水性

通常情况下，当沥青混合料存在渗水量较大的问题时，说明该混合料耐久性和水稳定性较差、不密实以及空隙率较大。此时，施工单位应对沥青用量以及级配进行调整，必要时应重新对配合比进行设计。

1.4 水稳定性

在对沥青混合料的水稳定性进行分析时，施工单位一方面可以通过石料和沥青之间的黏附性指标进行评价，另一方面可以借助冻融劈裂试验和浸水马歇尔试验进行评价。若水稳定性不符合要求，施工单位可以增加抗剥落剂、水泥或消石灰的用量，或使用改性沥青代替普通沥青。

1.5 低温抗裂性

施工单位可借助低温弯曲试验对沥青混合料的低温抗裂性进行分析，一般情况下，在加载速率为50mm/min，温度为-10℃的条件下进行试验。

2 沥青混合料原材料质量控制

在沥青混合料配合比设计过程中，原材料质量将会直接影响混合料的质量。因此，施工单位应对矿粉、集料以及沥青等原材料的质量进行控制，以设计和规范要求为依据，对原材料的各指标和性能进行检测，保证其符合要求，主要做法如下：

其一，在沥青入场时，施工单位应对沥青的出厂试验报告以及产品合格证进行检查，并以设计和规范要求为依据，对沥青的软化点、延度以及针入度进行检测，确保其满足规范要求。SBS 改性沥青主要指标要求见表1。对于不同厂家、不同批次以及不同标号的沥青，施工单位应分开存储，且应对其进行遮挡处理，防止淋湿。

表1 SBS 改性沥青主要指标要求

其二，在选择粗集料时，应保证无杂质、无风化、干燥、洁净，且应对其耐磨性以及强度进行检测。与此同时，施工单位还应筛选粗集料的颗粒形状，通常选择棱角分明的粗集料。储存粗集料时，不同规格的粗集料应分开堆放，且应将标志牌摆放在相应的位置。

其三，在选择细集料时，应保证细集料无杂质、无风化、干燥、洁净，且应对各批细集料的颗粒级配进行控制，保证级配符合要求。细集料指标要求见表2。

表2 细集料指标要求

其四，在沥青路面施工时，填料为矿粉。矿粉的原材料多为岩浆岩或石灰岩石料，所选择的矿粉应没有团块或杂质，且保证矿粉在储存过程中的干燥度，防止因吸水导致矿粉出现结块的问题[1]。

3 沥青混合料配合比设计

3.1 目标配合比

3.1.1 确定各矿料比例

在设计沥青混合料配合比时，不同材料比例所组成的结构也各不相同，进而会使沥青混合料的性能出现较大的差异。因此，为了提高沥青混合料的性能，保证沥青路面的施工质量，施工单位对沥青混合料各原材料检测完成后，应以设计文件为依据，确定各矿料的比例。在此过程中，施工单位应借助计算机进行计算，并对其比例进行调整，得到最佳比例。

3.1.2 确定最佳油石比

在制备沥青混合料时，沥青通常存在两种状态，即“自由沥青”和“结构沥青”。在沥青混合料中，多余的沥青即被称为“自由沥青”，当该种沥青含量增加，会导致沥青混合料的黏结力受到影响。在矿料比例确定后，在矿料表面形成扩散结构膜，膜内包裹的沥青称为“结构沥青”，保证沥青混合料的强度。当沥青用量过少时，会导致沥青混合料出现易磨损、抗水性较差以及脆硬等问题；当沥青用量过多时，会使沥青混合料的黏结力降低。因此，施工单位应对沥青混合料的最佳油石比进行确定，达到控制沥青含量的目的。

在确定最佳油石比时，施工单位应借助马歇尔试验进行验证。在马歇尔试验过程中，检测人员应以以往的施工经验为依据，确定最佳沥青用量，并以该值为中值，以0.3%～0.5% 为间隔，选择5 种沥青用量，制成相应的试件对其实施马歇尔试验，得到各组试件的流值、稳定度、残留稳定度、饱和度、密度空隙率等指标，并绘制性能和沥青用量之间的关系图。施工人员应以关系曲线为依据，确定最佳油石比，达到控制沥青用量的目的。

3.1.3 确定粉胶比

在制备沥青混合料的过程中，由于矿粉比表面积相对较大，且其为碱性，因此，将矿粉加入沥青混合料，不但可以使矿粉比表面积进一步增加，还会使沥青和矿粉的化学吸附和物理吸附能力进一步增加。与此同时，通过合理应用矿粉，还可以增加沥青混合料中的“结构沥青”，降低“自由沥青”的含量，使沥青混合料的黏结力进一步提高，达到提高沥青混合料高温稳定性和抗剪强度的目的。但是当矿粉掺量过多时，若胶浆量较少，会使沥青混合料黏结性降低，严重的还会使沥青混合料出现结团问题，进而导致沥青路面质量受到影响。因此，施工单位应对沥青混合料的粉胶比（矿粉和沥青的比例）进行控制。在此过程中，施工单位应对不同粉胶比条件下的沥青混合料的低温性能以及高温稳定性进行检测。根据检测结果可知，在粉胶比增加的过程中，沥青混合料的低温抗裂性能会随之降低，而高温稳定性会增加。当粉胶比大于1.0 时，其低温抗裂性能下降速度加快；当粉胶比为0.6～0.8 时，其高温稳定性增加速度加快。因此，选择粉胶比时，应综合考虑高温稳定性和低温抗裂性，以工程实际为依据，选择最佳粉胶比。

3.1.4 确定空隙率

在设计沥青混合料配合比时，其空隙率与高温稳定性息息相关。当沥青混合料空隙率过大时，在温度升高过程中，沥青有足够的空间膨胀，其内阻摩力变化较小。但是，由于其嵌锁力较小，沥青混合料在外力作用下会被挤密，导致沥青混合料的高温稳定性受到影响；当沥青混合料空隙率过小时，在温度升高过程中，膨胀后的沥青会挤开混合料颗粒，使其嵌锁结构受到影响，进而使其高温稳定性降低。因此，为了控制沥青混合料的高温稳定性，施工单位应选择最佳空隙率，不但保证混合料颗粒之间的嵌锁作用，防止其在高温条件下出现挤密变形问题，还应为沥青膨胀预留足够的空间，防止沥青混合料出现滑移变形问题。根据以往的经验可知，密级配沥青混合料的空隙率应小于8%，且大于3%。

3.2 生产配合比

目标配合比设计完成后，通常不能直接应用于生产中。施工单位应以拌和楼以及现场实际情况为基础，对目标配合比进行调整，确定生产配合比。在此过程中，施工单位应对拌和现场的原材料进行试验和复核，确保其与目标配合比设计过程中的原材料一致。随后，施工单位应调整冷料仓的流量，并绘制矿料的运输速度以及电机转速之间的关系曲线，以曲线为依据，控制电机转速。与此同时，施工单位还应对热料仓中的矿料实施计算、取样、筛分等，并根据目标配合比对热料仓矿料的配合比进行调整。在此过程中，施工单位应对冷料仓的进料比例进行调整，确保供料的平衡性。最后，施工单位应对生产配合比进行检验，确保其性能指标符合设计和规范要求[2]。

3.3 验证生产配合比

施工单位应以生产配合比为基础，制备沥青混合料试件，并对其低温抗裂性、高温稳定性、水稳定性等性能进行检测，确保各项性能符合规范和设计要求后，才能应用到生产中。

3.4 沥青混合料拌和工艺

在设计沥青混合料配合比时，其拌和过程主要在试验室。为了保证拌和场的拌和质量，施工单位应对拌和工艺进行控制。当前常见的拌和方式主要包含连续式拌和与间歇式拌和两种形式。在等级较高的道路施工时，需使用间歇式拌和机。在使用连续式拌和机时，所使用的集料质量、料源以及进料口应一致。由于当前道路施工中，集料用量较大，且工期要求较高，通常需选择多个料源供料，集料质量不稳定。因此，连续式拌和机应用较少。除此之外，在沥青混合料拌和施工时，施工单位还应做到如下几点。

3.4.1 控制拌和温度

在沥青混合料拌和施工之前，施工单位应对集料和沥青进行加热处理。通常情况下，普通沥青混合料的沥青温度应为155～165℃；使用连续式拌和机时，相较于沥青温度，集料温度应高5～10℃；使用间歇式拌和机时，相较于沥青温度，集料温度应高10～30℃。当原材料加热温度过高时，导致沥青出现老化问题，不但会影响集料和沥青之间的黏结力，还会影响沥青路面的使用寿命；当原材料加热温度过低时，会影响拌和的均匀性，产生花白料。与此同时，施工单位还应控制沥青混合料拌和过程的温度以及出料温度。

3.4.2 控制拌和时间

在生产沥青混合料时，拌和时间会对沥青混合料性能产生较大的影响。当拌和时间过长时，可能使集料发生二次破碎，导致沥青出现老化等问题，影响黏性；当拌和时间过短时，会出现花白料、混合不均匀等问题，导致沥青混合料的水稳定性受到影响。因此，施工单位应对沥青混合料的拌和时间进行控制，在此过程中，施工单位应以试拌情况为依据，确保沥青均匀覆裹集料。拌和时间分为湿拌时间和干拌时间。通常情况下，使用间歇式拌和机对普通沥青混合料进行拌和时，拌和时间应超过45s，且干拌时间应为5～10s。在生产SMA 混合料和改性沥青混合料时，应延长拌和时间，通常应不低于55s，其中干拌时间为5～10s。与此同时，当沥青混合料中存在纤维时，应延长5～10s，且应在集料和纤维拌和均匀后，再将矿粉加入。

4 结语

综上所述，在沥青路面施工过程中，沥青混合料的配合比会对其低温抗裂性、水稳定性、高温稳定性、渗水性以及耐久性等性能产生较大的影响。因此，施工单位应对沥青混合料配合比进行控制。在此过程中，施工单位应合理选择沥青混合料的原材料，并严格遵循配合比的设计步骤。随后，施工单位还应控制沥青混合料的拌和过程，保证其整体质量，从而达到提高沥青路面施工质量的目的。