沥青混凝土配合比设计的研究

摘要：本文从原材料质量的选择、集料的级配、沥青混凝土马歇尔试验以及配合比的三个阶段来研究沥青混凝土的配合比设计。

关键词 ：沥青混凝土；原材料；马歇尔试验

中图分类号：TU375 文献标识码：A

引言

目前在我国北方，沥青混凝土路面仍然是公路面层的主要类型。随着国民经济的迅速增长，公路通车里程不断增多，交通承载不断提高，沥青路面的质量问题也越来越突出。

1、原材料的选择与控制

组成沥青混凝土的原材料主要有：沥青、粗集料、细集料、填料。选择原材料应根据设计文件对路面结构和使用品质的要求，按照《规范》的相关规定，结合材料的供应情况，按照原材料的不同试验规程的要求进行检验，然后择优选材，使原材料的各项技术指标都符合规定的技术要求，尽可能就地取材。原材料质量的优劣直接影响沥青混凝土的性能，严把原材料质量是关键。沥青路面使用的各种材料运至现场后必须取样进行质量检验，经评定合格后方可使用。不得以供应商提供的检测报告或商检报告代替现场检测。

1.1沥青

沥青是决定沥青混凝土质量的主要因素，沥青路面采用的沥青标号，宜按照公路等级、气候条件、路面类型及在结构层中的层位及受力特点、施工方法等，结合当地的使用经验，经技术论证后确定。还在注意沥青标号对当地环境、气候、气温的适应性，既要兼顾冬季的抗裂性，又要兼顾夏季的抗塑变能力。近几年应用较为广泛是A级70号沥青。技术指标有：针入度、软化点、15℃延度、蜡含量、闪点、溶解度、密度、薄膜加热后老化试验。

1.2粗集料

粗集料的选用应表面粗糙、石质坚硬、耐磨性强，还要考虑石料与沥青的粘结力以及耐磨性和对混合料的稳定性，按照粗集料的技术要求选择，即压碎值、磨光值、吸水率、视密度、粘附性、含泥量、针片状颗粒含量等均符合要求。

1.3细集料

沥青路面的细集料包括天然砂、人工砂、石屑。它在沥青混合料中可以增加颗粒间嵌锁作用，减少粗集料间的孔隙，从而增加混合料的稳定性。选择细集料时，除应满足规范规定的技术指标外还应考虑级配情况，与沥青的粘结性、耐磨性以及对混凝土的稳定作用。

1.4填料

矿粉在沥青混合料中起到重要作用，用量要适当，矿粉少了不足以吸附沥青；但用量过多又会使胶泥成团，致使路面水稳性、耐久性下降。

特别值得注意的是，在沥青混合料拌和中小于0.075mm颗粒的来源不只是矿粉，还可来源于细集料（机制砂或石屑）。这部分粉尘起到和矿粉类似的作用，因此在考虑矿粉用量时，这部分颗粒也应包括在内。

2、矿料级配

2.1集料的料径规格以方孔筛为主。集料级配的变化直接导致沥青混合料级配的变化。要减小沥青混合料的级配变异性，必须控制集料的级配变异性。

2.2矿料级配的目的是选配一个具有足够密实度，并且有较高内摩擦阻力的矿质混合料，矿料级配应该具有良好的嵌挤能力。合成级配曲线宜尽量接近设计级配中值，尤其应使0.075mm、 2.36mm、 4.75mm筛孔的通过量接近设计级配范围的中值。

2.3对高速公路,一级公路,城市快速路,主干路等交通量大,轴载重的道路,宜偏向级配范围的下(粗)限。对一般道路，中小交通量，或人行道等宜偏向级配范围的上（细）限。

2.4合成的级配曲线应接近连续或有合理的间断级配，不得有过多的犬牙交错。

3、沥青混凝土马歇尔试验配合比方法

沥青路面施工中，应充分意识到混合料配合比设计的重要性，配合比设计的优劣，直接影响整个施工路段的使用质量。目前配合比的设计方法通常采用马歇尔配合比设计方法。

3.1 参照《规范》推荐，根据以往经验，固定一个最佳沥青含量，以预估的沥青含量为中值，按0.5%间隔变化，取5个不同的沥青用量，用小型拌和机与矿料拌和，击实成型马歇尔试件。分别测定试件的毛体积相对密度。确定沥青混凝土的最大理论相对密度。分别计算沥青混凝土试件的空隙率、矿料间隙率、有效沥青的饱和度等体积指标，进行体积组成分析。然后进行马歇尔试验，测定马歇尔稳定度、流值，计算马歇尔模数。然后进行马歇尔试验结果分析：绘制沥青用量与物理—力学指标关系图。以沥青用量为横坐标，以毛体积密度，空隙率，矿料间隙率，有效沥青饱和度，稳定度和流值为纵坐标，将试验结果绘制成沥青用量与各项指标的关系曲线。

3.2对炎热地区公路以及高速公路、一级公路的重载交通路段，预计有可能较大车辙时，宜在空隙率符合要求的范围内将计算的最佳沥青用量减小0.1%~0.5%作为设计沥青用量。

3.3对寒区公路、旅游公路、交通量很少的公路，最佳沥青用量可以在OAC的基础上增加0.1%~0.3%，以适当减小设计空隙率，但不得降低压实度要求。

3.4在沥青混凝土配合比设计中，温度指标控制是很重要的，应采取适宜的拌和温度、击实温度。过高的拌和、击实温度将使最佳沥青用量偏少，降低路面耐久性，过低的温度使沥青偏大，降低抗车辙性能，且易出现泛油。

4、沥青混凝土配合比的三个阶段

热拌沥青混凝土的配合比应通过目标配合比设计、生产配合比设计及生产配合比验证三个阶段，以确定出最适合工程施工用的沥青混凝土材料的品种及配合比、矿料级配、最佳沥青用量。

4.1目标配合比设计阶段。选择相应的合格材料，先进行矿料级配比计算，优选矿料级配，找出最佳状态的配合比。进行沥青混凝土马歇尔试验配合比设计，确定出最佳沥青用量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。根据验证结果，若达不到相关规定则另选材料、调整级配或采取其他措施重做试验，直到符合要求，确定出较理想的目标配合比。

4.2生产配合比设计阶段。目标配合比确定后，要用实际施工中所采用的沥青混合料拌和设备进行生产配合设计。试验时，矿料按目标配合比设计的比例由冷料仓取样进行各项指标试验，使其合成级配在要求范围内并大致接近中值，按此配比进行拌和，用热拌合料进行马歇尔试验，此试验的油石比采用目标配合比确定的油石比±0.5%进行试验。按照与目标配合比相同的试验方法确定最佳用油量，所得结果为生产配合比。

4.3生产配合比验证阶段

生产配合比的验证是通过实际施工对预期结果的验证。试拌过程中取样进行马歇尔试验，同时从路上钻取芯样观察空隙率的大小，由此确定生产用的标准配合比。标准配合比的矿料合成级配中，至少应包括0.075mm、2.36mm、4.75mm及公称最大粒径筛孔的通过率接近优选的工程设计级配范围的中值，并避免在0.3-0.6mm处出现“驼峰”。对确定的标准配合比，宜再次进行车辙试验和水稳定性检验。

沥青混合料的配合比设计必须充分考虑施工性能，确保沥青混合料在施工中不易离析，便于摊铺和压实。

5、结束语

沥青混凝土的配合比设计是一个复杂的过程，各个环节息息相关，从原材料的控制入手，调整好矿料的级配组成，通过马歇尔试验确定出目标配合比，再经过生产配合比的确定和生产配合比的施工验证，才能完成一整套的沥青混凝土配合比的设计。设计中，不能只重视目标配合比，而忽视生产配合比和验证配合比，只有使室内试验与施工生产相互结合，反复验证，做到真正意义上的理论联系实际，才是成功的沥青混凝土配合比设计，才能为施工生产发挥积极的、较大的指导意义，对提高公路工程的路面质量起着至关重要的作用。

参考文献：

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