浅析公路路面沥青混凝土配合比

浅析公路路面沥青混凝土配合比

牛金成

成武县公路管理局山东成武274200

摘要：文章主要简要分析了公路沥青混凝土路面的特点、及混凝土的配合比设计以及应用。

关键词：公路路面；沥青混凝土；配合比

1沥青混凝土路面的优缺点

因为沥青具有强粘结力，加入了沥青的沥青混凝土路面集料之间的黏结力也得到增强，公路路面使用的稳定性、强度、耐久性等性能比普通公路更改，使用质量以及使用体验也就更好。与水泥混凝土路面相比，沥青混凝土具有道路表面无接缝、平整舒适震动小、路面坚实耐磨、行车产生的噪声较低、阳光直射不反光行车安全、雨天路面仍然干净等一系列优点，有利于行车安全；其施工工期期短可短时间完成摊铺及时开放通行，养护简单维修便捷。其缺点有是：沥青材料自身容易受到温度影响，稳定性差，在冬季低温路面容易脆裂，在夏季高温路面容易软化；压路机压实后的混合料空隙依旧较大，耐水性不佳，长期泡水容易发生损坏；作为高分子材料的沥青自身耐老化性、耐久性等性能差，道路路面平整保持度差，易发生沉降致使路面凹凸不平，材料软化后通车会有车辙。

2沥青混凝土配合比分析

2.1沥青混凝土原材料的选择

沥青混凝土的组成原材料主要有：不同规格的粗集料、填充料、细集料以及胶结料，胶结料就是常说的沥青。原材料的沥青质量的保障，也是公路路面质量的保障，在开展沥青混合料配合比设计前，必须对严格选取材料并检验。沥青混凝土原材料类别、品种的选择依据主要是设计文件，选择是需要参照路面结构设计文件要求，再对照行业相关规范以及当地材料材质等情况，通过一系列试验检验，结合实际经验选择合适的优质材料。总结起来，选择原材料的原则有三条：①技术性好，也就是满足设计要求及技术指标规范；②经济性好，综合考虑工程造价；③从当地材料出发，就地取材，注重环保。所选择沥青的品质、质量决定着沥青混凝土品质、质量的高低，沥青作为主要沥青混凝土组成材料之一，在选择时沥青，要考虑所选沥青特性是否与当地气候条件、地理环境等不可抗因素相适应，沥青标号要综合兼顾冬季的抗裂性以及夏季的抗塑变能力。其次是粗集料的选择，在沥青混凝土面层是通过粗集料颗粒间的嵌锁作用以达到路面的稳定性，通过其摩擦作用以抵抗材料间的位移，所以粗集料的形状、大小以及表面纹理，都会对沥青混凝土的稳定性造成影响，粗集料的选择需要严格遵照相关技术要求，如粘附性、压碎值、吸水率、磨光值、针偏状颗粒含量等技术规范，像是石灰岩，自身耐磨性不高，但与沥青的粘结力非常好，广泛应用于较薄沥青路面。然后是石屑、人工砂、天然砂等细集料的选择，细集料可以填满沥青混合料的空隙，通过摩擦力增加颗粒间的嵌锁作用以及混合料的稳定性能，细集料选择时，首先必须满足相关规范及技术指标要求，再考虑当地细集料的质地对沥青的粘结力、耐磨性、稳定性的影响。最后就是填料的选择，亲水性以及细度要求是选择填料时主要考虑的两项指标，决定着填料是否能够改善沥青与集料的粘结力，性质不同的集料需要选择不同的填料，碱性集料可以选择磨细的石粉作填料，中性材料可以选用磨细的石灰石粉作填料，特定的需求还可选用水泥消石灰作填料。

2.2沥青混合料配合比设计

公路路面沥青混凝土配合比的设计过程复杂、环环相扣，首先需要控制原材料的选料，通过相关工程算式计算调整矿料级配，设计初步成果需要用马歇尔试验进行验证，确定出设计目标配合比，再经过试验板块的生产配合比的施工验证，不断调整优化后，才能得到沥青混凝土科学、合理、可大面积实施的设计配合比。设计过程中，生产配合比、验证配合比与目标配合比同样重要，只有将室内试验与施工生产相互结合，通过实验反复验证，理论联系实际，以实践验证理论，才能完成沥青混凝土配合比设计。沥青混凝土路面根据使用要求、车流量等等进行设计，一般高速公路、二级公路、三级公路以及四级公路的设计年限分别是15年、12年、8年以及6年。

①目标配合比设计。以公路结构层设计图纸为依据，选择与图纸相对应的材料，计算论证矿料级配比的最佳状态的配合比，一般情况下，最佳使试配结果为无限接近级配范围的中值的配合比。以《规范》作为依据，以过往实践经验值为参照，确定一个最佳沥青含量的取值范围，并配置5~6组试件，试件最好以0.5%间隔的不同油石比作为配合比，分别进行马歇尔稳定度、试件密度、流值、孔隙率、沥青最佳沥青用量等测算验证，然后以最佳沥青用量进行制件，制件再进行水稳定性以及高温稳定性检验。最终通过验证结果判断最佳配合比，如果验证结果不能满足相关技术规定就需要重新选择材料、调整级配重做试验，直到试验结果符合技术要求，明确最理想最科学的目标配合比；②生产配合比设计。通过多次试验确定最佳目标配合比后，以路面结构设计的最佳级配类型为参考，选择相应尺寸的振动筛，动筛孔径必须满足超粒径矿料顺利通过并排出，并且关注最大粒径筛孔的通过量，不能多也不能过少，要满足级配范围要求，以各热料仓材料持续均衡振动为目的进行振动分档，进一步提高生产效率，振动筛的孔径需要与室内试验方孔筛尺寸相对应，试验过程矿料按设计的目标配合比从冷料仓取样后，再进行各项指标的试验，最终目的是合成级配无限接近技术范围要求内的中值，按该配合比热拌合料后，采用目标配合比油石比±0.3%进行马歇尔试验，确定最佳用油量以及最佳生产配合比。

2.3沥青混凝土生产配合比的验证

公路沥青路面施工混合料配合比设计十分重要，其配合比设计是否科学，直接影响到生产配合比的质量，最终影响道路工程路面施工以及使用的质量。目前使用最多的验证配合比是否科学合理的方法为马歇尔配合比测试方法，测试前需要制作马歇尔试件，试件制作完成后，对试件的毛体积、相对密度等数据进行测定，以测定结果确定沥青混凝土的最大理论相对密度，从而计算出试件的矿料间隙率、空隙率、饱和度等一系列体积指标，对试件体积的组成成分进行分析，计算出马歇尔模板的稳定度、定流值等技术数据，依据数据绘制沥青用量、物理力学指标之间的坐标关系图，关系图以沥青用量为横坐标，以空隙率、毛体积密度、有效沥青饱和度、矿料间隙率、稳定度以及流值为纵坐标，绘制成指标关系曲线。需要注意的是建设在终年高温、气候炎热地区的一级公路以及高速公路，车辆通行或将对路面造成车辙印，沥青混凝土的沥青用量需要在计算出来的最佳用量的基础上减小0.1%~0.5%后，作为最终的设计沥青用量。另外，终年寒冷地区且通行量少的公路，最佳沥青用量宜在计算最佳沥青量的基础上增加0.1%~0.3%，适当减小设计空隙率的同时不可以降低压实度要求。最后，在整个沥青混凝土配合比设计过程中，拌和温度、击实温度等温度指标控制非常重要，过高的拌和、击实温度会影响最佳沥青用量，使其比实际值偏小，从而降低路面的耐久性，然而过低的温度又会使得沥青偏大，从而降低抗车辙性能，建成后路面容易出现泛油的情况。

3总结

总的来说，沥青混凝土配合比对于公路路面十分重要，例如沥青油石比，偏小会造成沥青混凝土的粘聚力不够，易产生起砂和松散，过高路面会出现泛油、车辙等病害。又比如集料的级配比，沥青混凝土配合比设计不合理或是实验不准确，会出现沥青混凝土空隙率不符合技术规范及要求，温度稳定性就会下降，公路路面质量就无法得到保障。由于沥青混凝土的配合比设计是在综合考虑了沥青的各项性能和指标后确定的，相对来说各项指标都能较好地满足，如果不按照设计的配合比或是没有做配合比，则很难达到比较理想的效果。

参考文献：

[1]李兵，刘学珍.公路路面碾压混凝土配合比设计研究[J].四川水泥，2016.