浅深沥青混凝土配合比设计要点

浅深沥青混凝土配合比设计要点

张学敏

中国移动通信集团广东有限公司东莞分公司523000

摘要：沥青混合料是一种比较复杂的复合型材料，它的物理力学性能和温度和矿料级配的组成直接相关。它是按照事先规定好的矿料级配类型，以及矿料中的粗细科技分析结果，与矿粉进行组成矿料配合比设计，然后再与不同的沥青用量及外加剂。通过室内拌合、击实成型试件，并在标准温度养护下，检测沥青混合料中的空隙率、密度、饱和度、矿料间隙性、稳定度、流值，以及沥青混合料中的耐水性和抗高温定性等各项马歇尔试验技术指标，综合选定最佳沥青用量。根据最佳沥青用量，进行试拌合，试摊铺，成型碾压，检验沥青混合物在施工中的可行性，实际上是通过目标配合比设计、生产配合比设计、和对生产配合比实验验证三个重要阶段，最后确定沥青混合料配合比。

关键词：沥青混凝土；配合比；设计

引言：

好的原材料、一个合理的配合比、一支管理规范富有有经验的施工队伍是沥青路面施工质量的保证。下面就配合比设计过程的注意事项作一简单说明：

一．各种材料的准备与选用

俗话说；“巧媳妇难为无米之炊”，大米饭必须用大米来做，用玉米是做不出大米饭的。要想设计出经济合理的配合比，使用的材料必须符合质量标准要求。

1.沥青

沥青是沥青混合物中的有机结合料，沥青的质量将决定沥青混合料的质量，必须选用符合本地区气候特点要求的品牌，标号和质量标准，如新规范JTG.F40—2004《公路沥青路面施工技术规范》表4.2.1-1、4.2.1-2和表4.6.2的标准要求。

2.填料

在JTG.F-40-2004《公路沥青路面施工技术规范》4.10条款中，做出了明确规定，沥青混合料的矿粉，必须是石灰岩或岩浆岩中经磨细的憎水性矿粉，其质量应符合表4.10.1的要求，以及4.10.24.10.3条款规定，其细度越细越好。

3.细集料

细集料主要在沥青混合料中起到填充粗集料空隙，使成型后的沥青混凝土整体性能好，减少沥青混合料在施工过程中（拌合，运输，摊铺）粗集料产生离析现象，提高沥青混合料碾压后的密实性，沥青路面的防渗水性等作用。细集料主要包括机制砂、天然砂和机扎碎石下脚料石屑，质量要求首先应洁净、干燥、无风化、无杂质，有适当的颗粒级配，具体标准应符合JTC40-2004<<公路沥青路面施工技术规范》中第4.9.12表4.9.4表的要求。

4.粗集料

沥青面层用的粗集料，多为碎石、破碎烁石、钢渣、矿渣等。但高速公路和一些不得使用筛选铄石和矿渣。粗集料在沥青混合物中起着骨架作用，在结构层中起着稳定承重以及抗高温变形性能作用。碎石的规格尺寸必须与沥青路面结构层厚度相匹配，碎石的质量标准要求，应符合JTG.F-40-2004《公路沥青路面施工技术规范》中的表4-8-2，表4-8-5，表4-8-7的技术要求。

5.抗剥离剂

当粗集料碎石使用为玄武岩、鞍山岩、辉绿岩、花岗岩等强度坚硬、耐久、耐磨、抗冲击性能好，与沥青粘附性差的酸性碎石时，必须经过碱化处理后方能使用。

二、沥青混合料目标配合比的设计

一般沥青混合料目标配合比的设计程序和方法，在JTC.F40-2004<<公路沥青路面施工技术规范》附录B、附录C附录D中有明确规定。在此仅对沥青混合料目标配比设计，应该掌握的原则谈点具体做法。

1.首先应认真掌握沥青混合料的设计标准和要求

在沥青混合料配合比设计前，必须熟知JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》中，对设计不同类型沥青混合料的技术标砖要求，和招投标文件中特殊条款的规定。

2.配制理想的矿料级配曲线

沥青混合物中矿料级配曲线是由粗颗粒集料，细颗粒集料和矿粉组合而成。它是按照沥青路面结构层设计类型，选自JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》

然后，从料场生产不同规格矿料中取有代表性样品进行颗粒分析和材质鉴定，最后通过不同规格矿料筛选分结果，配制出需要的矿料级配曲线，即为理想的矿料配合比，在配置矿料级配曲线过程中，首先要确定几个关键性筛选孔尺寸通过百分率，为关键性的控制点。

2.1关键性筛孔粗细集料用量的确定

矿料级配曲线中，粗细骨料关键性筛孔尺寸分界线，既为关键性制点。根据规定：矿料级配中最大公称尺寸超过20MM以上者，关键性筛孔尺寸为4.75MM；当矿料级配中最大公称尺寸小于16MM以下者，关键性筛孔尺寸为2.36MM。

当你没有经验，路线施工在夏热区时，可选取矿料级配范围的中值；当路线施工在夏炎热区时，可选取矿料级配范围内中值与下限之间粗型矿料级配曲线;当路线施工处于夏凉区时，可选取矿料级配范围内中值与上限之间细型矿料级配曲线。

2.2矿粉用量的确定

矿粉级配曲线中，0.075MM筛孔以下矿粉用量，在沥青混合料中不是可有可无的问题，是用量大小问题，当你没有经验时，可根据JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》中各种矿料级配范围中值选用。

3.马歇尔试件在成型过程中的几个问题

3.1最佳沥青用量的初估

最佳沥青用量，可根据不同规格矿料筛分结果和设计圆顺矿料级配曲线中的矿料用量比例，用矿料比表面积上裹覆的沥青油膜厚度通过计算确定。原则是沥青混合料中的空隙率值要求小，矿料比表面积上裹覆沥青油膜厚度则小：空隙率值要求大，矿料比表面积上裹覆的沥青油膜厚度则大。

3.2确保每个试件矿料级配的确定用量

配料时，必须将不同规格矿料取样烘干，做到配料准确才能保证实际曲线和设计曲线吻合。

3.3应严格控制每个试件的击实温度

在控件过程中，应严格控制成型试件的击实温度，应使每个试件击实温度误差在规定温度的2-3°C范围内，试件击实温度的高低将严重影响试件马歇尔各项技术指标的检测结果，如密度、空隙率、饱和度、稳定度、流值等，最终影响最佳油石比的选定。

3.4应严格控制每个试件的成型高度

在制件过程中，应尽量使用沥青混合料称重相同、击实温度相同、击实功能相同的条件下，确保成型的试件尺寸符合标准高度63.5+1.3MM的要求，否则试件高度不符合要求应作废重做。

3.5成型后试件的脱模注意事项

试件击实成型后应卧放在平台（或案板上），待冷却至室温后方可脱模（最好经过一昼夜冷却后脱模），严禁试件采用热脱模的方法，防止试件脱模中发生变形，更不准用凉水冷却脱模的方法，试件内饱水后影响试件的空气中干燥重量。

4.沥青混合料最大相对理论密度的选用

最佳油石比与选用估骨料测试相对理论密度的方法有关，特别是使用吸水率较大的多孔碎石。用不同测试方法求得的集料密度，计算得沥青混合料的最大相对理论密度的不同，致使沥青混合料用马歇尔试验法求得的空隙率不同，通过比较分析认为，以表干密度和（表观密度+毛体积密度）/2密度法最为接近试件击实后的实测密度。

5.沥青混合料最佳油石比的选定

最佳油石比的选定，是关系沥青路面结构层使用寿命的大问题。它是不能以人们的主观意识为转移的客观的科学的选择。首先必须是以科学的实验数据为准，以适应本地区气候特点为条件，进行综合确定。其次最佳油石比选定的基本原则，必须是在符合JTCF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》附录B6中条款所要求的前提下进行。

5.1用坐标法选择最佳石油比

首先以不同油石比（或沥青含量）为横坐标，以不同油石比(或沥青含量）实际测得的马歇尔各项试验之指标为纵坐标，绘制成坐标图，将实测结果点入图中，并连成圆滑曲线。以不同圆滑曲线中找出;密度最大峰值为a1,稳定度最大值为a2，要求空隙率范围内中值为a3，新增饱和度范围中值为a4，求其a1+a2+a3+a4的平均值，作为OAC1最佳油石比控制值。当密度和稳定度曲线没有峰值时，可直接按目标设计空隙率所对应的油石比（或沥青含量）a3作为OAC0，但此时OAC1值，必须介于OACmin--OACmax范围内。

另外，以不同油石比（或沥青含量）为横坐标，以马歇尔试验项目为纵坐标，将不同油石比（或沥青含量）和不同试验项目的试验结果，将凡符合设计要求范围内的油石比（或沥青含量）划入坐标图中，最后在横坐标中，找出所有试验项目中，均能符合指标要求的油石比

公共范围，其中求得最大油石比值为OACmax和最小油石比OACmin求其平均值即为OAC2=（OACmin+OACmax)/2.最后（OAC1+OAC2)/2=OAC，则为暂定最佳油石比（或沥青含量）。此时检查OAC最佳油石比（或沥青含量），是否位于矿料间隙率VMA坐标凹型曲线最小值的贫油一侧。

随后，应根据本地区气候特点和成功的实践经验，以及公路等级、交通状况，进行调整暂定最佳油石比（或最佳沥青含量）OAC0。

当路线位于夏炎热地区时及高速公路，一级公路重载交通路段和山区公路，路线纵坡较大，较长，曲线半径较小路段。在沥青混合料空隙率符合要求范围内，可将暂定最佳油石比（或沥青含量）减少0.1%-0.5%，作为设计确定的最佳油石比（或沥青含量）OAC0

当路线位于寒区、夏凉区、旅游区时，交通量较少载重量较轻的路段，可在暂定最佳油石比（或最佳沥青含量）基础上，增加0.1%-0.3%，作为设计最佳油石比（或最佳沥青含量）OAC0

根据最后确定的最佳油石比（或最佳沥青含量）OAC0，与比表面积初估计算最佳油石比进行对照，可浮动范围应在±0.1%-0.2%左右。

5.2沥青混合料水稳性检验

当OAC0最佳油石比确定后，与相同矿料目标配合比，需要再次成型马歇尔试件四组。当中一组马氏试件作为检验OAC0最佳油石比（或沥青含量）时的各项技术指标，是否还能满足技术标准要求。同时用来作为检验沥青混合料浸水48小时后，水稳定性的标准试件，另一组马氏试件，作为沥青混合料浸水48小时后的水稳定性试验，通过前后两组试件稳定度试验结果，进行评定残留稳定度的检测结果。

另外两组试件，是根据JTG.F40—2004规范表11.4.4中，对热拌沥青混合料质量要求与允许偏差一栏，指每台拌合机每天抽检1-2次，没错以4-6个试件平均值，进行评定，当是高速公路或一级公路时，最佳油石比（或沥青含量）允许控制偏差为±0.3%，一组采用OAC0+0.3%的油石比进行制件，另一组采用OAC0-0.3%油石比进行制件，最终看试件的马氏各项技术指标实测结果，能否全部满足规范要求范围内。特别是空隙率指标尤为重要。当需要改变设计时，需重新确定最佳沥青用量试验。

5.2沥青混合料高温稳定性检验

沥青混合料高温稳定性检验，不是可做不可做，而是必须要结合本地区气候特点进行去做。没有条件的单位，可委托有权威资质证明的单位进行，委托时候必须提供

①配合比设计时的圆顺矿料配曲线，

②最终确定的油石比（或沥青含量）

③试件的击实密度，

④试件空隙率，

⑤以及足够备用的不同规格材料，提供沥青应是从沥青储存罐中提取，不宜使用试验室二次加热过的沥青，或将试验室拌好的成品沥青混合料去做高温稳定性检验，被委托单位必须按照矿料级配曲线中每个筛孔上的留筛百分率进行配料，按提供试验数据进行。

三、结语

一个优化设计后的沥青混凝土配合比，仅仅是工程的开端，只有在施工过程，严格按优化设计的沥青混凝土配合比认真执行与管理，方能起到优化设计配合比的作用。保证工程质量符合技术标准要求，收到较好的社会效益和经济效益。在社会上取得良好的影响和信誉，因此说，一个优化好的沥青混凝土配合比设计，必须伴随着一个严格按设计配合比施工的管理队伍。