浅谈排水沥青混合料目标配合比设计方法及要点

刘酉庚

摘要 文章旨在深入探讨排水沥青混合料目标配合比设计方法及其关键要点，为提高道路工程质量和性能提供理论支持。通过室内试验，对排水沥青混合料空隙率与2.36 mm关键筛孔的相关性、级配和最佳沥青用量等进行了研究，结果表明，空隙率与2.36 mm通过率呈线性关系，2.36 mm通过率越大，空隙率就越小；以目标空隙率筛选级配，以析漏飞散试验确定最佳油石比，由此得出的排水沥青混合料各项指标均满足规范要求，试验路段实施效果良好。

关键词 沥青混合料；配合比设计；PAC-13；沥青膜厚度；目标空隙率

中图分类号U416.217文献标识码 A文章编号 2096-8949（2024）10-0084-03

0 引言

随着城市化进程的不断推进和人们对道路质量及安全性的日益关注，排水沥青混合料作为道路工程的重要材料，其性能优化及配合比设计成为工程领域研究的热点之一[1]。在道路工程中，排水沥青混合料不仅要承受交通流、气象条件等多方面复杂环境的影响，同时还需满足道路排水、抗滑性、耐久性等方面的工程性能要求[2]。

排水沥青混合料属于嵌挤型混合料，空隙率通常为18%～25%，渗水系数要求大于5 000 ml/min，以便迅速排出路表水。同时，因其独特的骨架-空隙结构，配合比设计需要保证空隙率，还要满足混合料各项性能指标要求，所以配合比设计尤为重要[3]。该文以某高速公路项目PAC-13排水沥青混合料的目标配合比设计为例，介绍排水沥青混合料配合比设计方法及要点。

1 目标配合比设计

1.1 原材料

配合比设计所用的原材料包括SBS改性沥青、HAV高黏度改性添加剂矿料（粗、细集料及矿粉）等，材料的技术指标须符合设计要求。

1.1.1 高黏改性沥青

该文采用高黏度改性剂和SBS改性沥青，进行复合改性为高黏改性沥青。高黏剂的掺量为SBS改性沥青：高黏度改性添加剂等于92∶8。排水路面高黏改性沥青各项指标检测结果见表1所示。

1.1.2 集料

碎石采用玄武岩碎石，规格为9.5～13.2 mm碎石和4.75～9.5 mm碎石，其技术指标见表2所示。

1.2 确定矿料级配

矿料级配的选择是目标配合比设计的关键，良好的矿料级配不仅能提高沥青混合料的各项性能，还能降低沥青用量，节约施工成本。

依据《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）中级配设计的一般方法，根据集料筛分结果，在设计文件规定的工程设计级配范围内，调试选出三组不同2.36 mm通过率的矿料级配作为初选级配。调试出初选级配后，计算初选级配的集料表面积，并根据期望的沥青膜厚度（该项目为12 μm），计算预估每一组混合料的初试沥青用量。按照初试沥青用量，分别进行马歇尔试验，用体积法测得试件毛体积相对密度，并计算空隙率等指标。依据马歇尔试验结果，绘制出2.36 mm通过率与空隙率的关系曲线，如图1所示。

由图1可知，空隙率与2.36 mm通过率呈线性关系；2.36 mm通过率越大，空隙率就越小；目标空隙率为22%，2.36 mm通过率则为13%。

表3为各档集料筛分及合成级配，图2为排水沥青混合料矿料级配。从表3和图2中可以看出，级配1的2.36 mm通过率为13.4，与上述计算结果相接近，因此初选级配1作为后续试验级配。

1.3 沥青混合料性能检验

确定最佳油石比后，则进行沥青混合料的性能检验，检验项目包括体积指标（马歇尔试验）、水稳定性（浸水马歇尔、冻融劈裂试验）、高温稳定性（车辙试验）、渗水系数、析漏损失、飞散损失等，检验结果均符合设计要求。该项目沥青混合料性能检验结果见表4所示：

1.4 PAC-13沥青混合料配合比各项材料用量

完成沥青混合料性能检验后，便可得出该项目PAC-13沥青混合料配合比的各项材料用量，其结果见表5所示：

2 配合比设计中的要点

沥青混合料配合比设计应按照规范规定和工程设计要求，结合气候条件、地理位置特点，设计出合理的矿料级配、最佳沥青用量，使沥青混合料的各项指标均能达到良好的效果，对指导沥青路面施工、改善路面结构性能、延长路面使用寿命、提高经济和社会效益，具有十分重要的意义。

（1）根据我国工程经验，排水沥青混合料目标空隙率一般为20%左右。但目标空隙率的选择还需结合工程实际进行综合考虑，为取得更好的排水、降噪等效果，也可将目标空隙率取为20%以上。

（2）初选级配应根据工程设计文件或规范规定的级配范围进行调试，PAC-13排水沥青混合料的关键筛孔为2.36 mm，通常以关键筛孔通过率的级配中值、级配中值±3%的间隔控制为宜，作为三组的初选级配。

（3）排水沥青混合料通过增加集料表面的沥青膜厚度，提高沥青路面性能。我国排水沥青路面工程一般采用12～14 μm瀝青膜厚度，同时应结合工程实际和以往项目经验综合考虑期望的沥青膜厚度。

（4）应以飞散试验结果的拐点作为最小的沥青用量（OAC1），以析漏试验的拐点作为最大的沥青用量（OAC2）。在OAC1～OAC2范围内，参照马歇尔试验结果并结合工程实际，确定最佳的沥青用量。

（5）混合料性能检验的各项指标应符合规定的技术要求。不符合要求时应调整级配或沥青用量，重新进行检验，直至符合要求为止。

3 试验路施工效果分析

选择某高速公路养护段300 m作为试验段，为验证配合比设计路面的功能效果，对实施路段的排水能力、抗滑能力和降噪能力进行检测，并与相邻路段SMA路面进行对比分析。

3.1 排水性能检测

试验选择三个检测点，分别处于两侧以及中间位置桩号，由小桩号到大桩号分别为A、B、C三点，利用道路渗水仪按照规范要求对路面渗水系数进行检测。试验结果表明，A处检测三个点渗透系数平均为5 630 ml/min；B处检测三个点渗透系数平均为5 450 ml/min，C处检测三个点渗透系数平均为5 715 ml/min。排水沥青路面渗水系数要求大于5 000 ml/min，检测结果满足施工设计要求。

3.2 降噪性能检测

在路侧1 m范围内安装检测噪声装置，分别测试车辆在100 km/h速度下排水路面的噪声以及SMA路面噪声。结果显示，排水沥青路面噪声平均为73 dB，SMA路面噪声平均为77 dB，降低噪声效果明显。

3.3 抗滑性能检测

试验随机抽取三个检测点，采用摆式摩擦仪对排水沥青路面以及SMA路面进行摆值检测。结果显示，排水沥青路面铺筑后具有很好的抗滑能力，其摆值可以达到70以上，相较于SMA摆值仅为50左右，提高了20%以上。规范要求大于54，抗滑能力满足施工设计要求。

4 结语

通过对排水沥青混合料目标配合比设计方法及其关键要点的深入研究，该文总结了以下几点主要成果：

（1）对不同国家配合比设计方法进行了比较和分析，深入剖析了各种方法的优劣势，总结出我国配合比的方法流程。

（2）空隙率与2.36 mm关键筛孔通过率呈线性关系，2.36 mm通过率越大，空隙率就越小。

（3）对设计的配合比进行验证，混合料各项指标均满足设计要求，且各项功能指标效果良好，渗水系数能达到5 000 ml/min以上，相比SMA路面降低噪声4 dB，摆值能达到70以上。

参考文献

[1]王旭平. 排水沥青路面混合料设计及性能分析[J]. 交通世界， 2023（30）： 19-21.

[2]张小勇. OGFC-13排水沥青路面应用技术研究[J]. 交通世界， 2023（11）： 125-127.

[3]黄丰， 刘沛荣， 王灿升， 等. 高连通空隙特征的排水沥青混合料技术研究[J]. 公路交通科技， 2023（1）： 41-47.