沥青混合料配合比设计注意事项和影响因素

摘 要：在沥青路面施工中沥青混合料配合比设计是核心技术之一，其优良与否，结果将直接影响沥青路面的施工质量和使用寿命。因此，理解规范中的新概念，掌握设计方法，注意设计细节，减少各因素的影响，提高配合比设计的优良性是保证沥青路面质量的重要手段。

关键词：新概念；沥青混合料；配合比设计

中图分类号：TE626.8+6 文献标识码：A

1 新规范关于沥青混合料配合比设计的新概念

1.1 改变了石油道路沥青的质量分级及适用范围

老规范中道路石油沥青分为中轻交通道路石油沥青和重交通道路石油沥青，沥青标号分别为中轻从A-200至A-60和重交从AH-130至AH-50；新规范将沥青统一为道路交通石油沥青，沥青标号从160号至30号，每种沥青又分为A、B、C 三种等级，并规定了其适用范围。A 级沥青适用于各个等级的公路的任何场合和层次；B 级沥青适用于1）高速公路、一级公路沥青下面层及以下层次，二级及二级以下公路的各个层次；2）用作改性沥青、乳化沥青、改性乳化沥青、稀释沥青的基质沥青；C 级沥青适用于三级级三级以下公路的各个层次。

1.2 明确了沥青混合料的矿料级配范围包含了“规范规定的级配范围”、“工程设计级配范围”及“施工允许波动级配范围”三个层次

1.2.1 “规范规定的级配范围”是政府主管部门参照国外同类型道路规范，以及在国内成功经验的基础上，经适当修改制定的级配范围。在全国各种不同道路等级、不同气候条件、不同交通条件、不同结构层次的沥青面层上使用，级配范围较宽，可在同一种级配范围中制定出不同空隙率的混合料，以满足各种需要。可以使设计单位、建设单位根据工程所在地实际情况进行充分合理的选择。同时对最常用的密级配沥青混合料，新规范参照美国、日本的方法分为粗型和细型，但它与老规范Ⅰ型和Ⅱ型的性质是不同的，粗型和细型都是密级配，空隙率都在3～6%之间，之所以分两种类型，主要是供不同的气候和交通条件选择级配范围时作参考，但一般不允许超出规范级配范围。

1.2.2 “工程设计级配范围”是各设计单位或建设单位针对所设计的具体工程的公路等级、工程性质、气候条件、交通条件、材料品种及所处的结构层位等实际情况，并通过对条件基本相同的工程建设成功经验的基础上调整确定的，这个级配范围一般较规范的级配范围要小。工程设计级配范围是配合比设计的依据，不得随意变更。

2 沥青混合料配合比设计中应注意的事项

2.1 矿料混合料合成级配的确定

2.1.1 确定合成级配时应在工程级配范围内计算几组粗细不同的配合比，优选1～3 组绘制设计级配曲线，并分别位于工程级配范围的上方、中值附近及下方。合成级配曲线不得有太多的锯齿交错，并在0.3mm～0.6mm 范围内不得出现“驼峰”，经反复调整若还不奏效，则应更换原材料。

2.1.2 对上述优选的1～3 组级配每组初选5 种沥青用量，在规定的温度下拌和并成型马歇尔试件；也可以根据工程所在地的成功实践经验初选3～5 种沥青用量，在规定的温度下拌和并成型马歇尔试件，测定矿料间隙率VMA，选择1 组满足或接近设计级配要求的级配作为设计级配。

2.2 最佳沥青用量的确定

2.2.1 在确定最佳沥青用量时，新规范比老规范多了一个参数（有效沥青饱和度中值的对应值），其确定方法基本相同。即在马歇尔试验曲线上求取相对密度的最大值a1、稳定度最大值a2、目标空隙率（或中值）a3 和有效沥青饱和度的中值a4 的沥青用量之和的平均值作为OAC1，即OAC1＝（a1＋a2＋a3＋a4）/4。若选择的沥青用量范围未能涵盖沥青饱和度的要求范围则OAC1 按前面三个沥青用量的平均值作为OAC1，即OAC1＝（a1＋a2＋a3）/3（与原规范相同）。若选择的沥青用量范围，密度或稳定度没有出现峰值时，可直接以目标孔隙率所对应沥青用量a3作为OAC1，但OAC1必须介于OACmix～OACmax之间，否则应重新设计。经试件检测各项指标均符合技术标准（不含VMA）中的沥青用量范围（OACmix～OACmax）中的中值作为OAC2，即OAC2＝（OACmix＋OACmax）/2。一般情况下，取OAC1 和OAC2 的中值作为计算的最佳沥青用量OAC，即OAC＝（OAC1＋OAC2）/2。

2.2.2 根据实践经验和具体情况，调整确定最佳沥青用量

1）调查当地各项条件相近的工程的沥青用量和使用效果，论证设计沥青用量的适宜性。若相差较大，应查明原因，必要时需重新设计。

2）对炎热地区的公路及高速公路、一级公路的重载交通路段，山区公路的长大坡度路段，有可能产生车辙时，可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。但必须采用增大压实功率，采用重型轮胎压路机和振动压路机组合等方式使路面的空隙率达到未减少最佳沥青用量的水平，且保证渗水系数符合要求。

3）对寒区公路等交通量很小的公路，最佳沥青用量可以在OAC 的基础上增加0.1～0.3%来适当减小设计空隙率但不得降低压实度要求。

3 沥青混合料配合比设计检验

沥青混合料各种配合比设计方案都是以体积指标为主。即使各项体积指标均符合要求，也仅说明配合比设计的合理性，并不是最优设计结果。一个好的配合比设计，还必须进行一系列的性能检验，如：高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性、渗水系数等检验，若均满足要求，还需经过实践的检验，即施工中可操作性强，变异性小，容易压实，耐久性好等，才能证明配合比设计的使用性能的可靠性。因此，在沥青混合料配合比设计中只有体积设计与性能设计的良好结合才是一个优化的配合比设计。

4 影响配合比试验的几个因素

配合比设计的目的是确定一个比较适合的级配曲线和最佳沥青用量，用来指导施工。马歇尔试验中的稳定度、流值、空隙率只是一个替代指标，受多种因素的影响。为了保证施工和配合比设计的一致性，确保设计的配合比试验能够指导施工，在试验中，还应该考虑以下因素的影响。

4.1 集料取样的代表性

从料堆上取样应具有代表性，各种集料应在料堆的不同部位多次取样，充分拌和均匀，缩分至规定数量进行筛分，这样调整的级配才能真正代表实际合成级配。否则，进行矿料的比例调整就无任何意义。

4.2 马歇尔试件的一致性

在马歇尔试验中，除了保证各组沥青用量中每个试件的骨料组成一致性外，还应使每个试件在成型、破坏过程中，尽量做到操作方法和试验时间保持一致。使最后的试验结果只反映沥青用量的变化而引起的变化，排除其它因素对最终结果的影响。在试验过程中，应采用机械化、规范化的试验方法和仪器，如拌和、击实、马歇尔试验，尽量避免手工操作，减少人为误差。

4.3 马歇尔的试验温度

对于马歇尔试验来说，如果不考虑级配和用油量，试验温度是影响空隙率的一个主要原因。温度不同，沥青的粘度不同，击实效果就不同，试件的空隙率也就不同。试验中，经常用温度计测量沥青混合料的温度，是保持各个试件温度一致的基础。混合料装模时宜用校对后的激光温度计测量温度。原因是插人式温度计的灵敏度较低，升降温速度慢，测量时间长，而试模本身的体积又小，容易产生表面与里面温度不均匀的现象。

结束语

综上所述，沥青混合料配合比设计的三个阶段，实质上就是通过控制冷料仓的比例，达到热料仓的进料平衡，以及确定各种材料的精确用量；再通过施工检验，判断配合比设计的合理性及工艺的可靠性。经多年来证明三个阶段配合比设计是有效的，也是完整的，对任何一个阶段都不能忽视或偏重。只有找到一个平衡点，材料、性能各方面都满意，才能得出一个标准配合比。总之，沥青混合料配合比设计是否合理，最终要看现场施工效果，也就是说要由实践来验证。

参考文献

[1]吕得保.沥青混合料施工温度控制研究[J].吉林大学，2011.

[2]宋绍杰.岩沥青对沥青混合料路用性能的影响研究，2010.