1、沥青混凝土配合比设计改进之浅见摘要：沥青砼具有良好的级配和足够的沥青用量是沥青路面稳定耐久的保证，用体积分析法论述了如何确定混凝土最佳级配和最佳设计沥青用量，同时对现行设计标准的改进提出粗浅的见解。 关键词：配合比设计；体积分析法；级配；沥青用量；砼理论最大密度。 中图分类号：S611 文献标识码： A 随着高速公路的快速发展和路面等级的不断提高，密实型沥青砼路面逐渐被广泛采用。在高速公路建设中沥青路面发生早期破坏的情况屡见不鲜，象雨季出现的水损害如剥落、松散、坑洞等，高温季节出现的车辙。路面发生早期破坏不排除施工工艺和质量控制的影响，但材料选择不当和混合料设计方法不合理是首先要考虑的问题。
2、根据多年积累的试验数据及工程经验。发现压实混合料的空隙率 VV大小与路面损坏有直接的关系。当 VV7%8%时路面渗水严重，易导致早期水损害。当 VV=8%12%时，虽孔隙较多，但尚未连通，故渗进的水处于饱和状态难以排除，在外荷载作用下很容易发生水损害。VV15%时，混合料中孔隙已连通，渗水后不仅能及时排隙，而且能起抗滑和降音功能。 现行规范采用体积设计法，但通过多年的总结和积累有不少地方有待商榷；本文将对混合料级配及压实混合料体积参数提出粗浅的见解。 混凝土设计标准 设计空隙率一般固定为 4%，特殊情况可上下波动 1%； 沥青饱和度控制在 65%75%范围内； 粉胶比 PP 控制在 0.61.
3、2；级配较粗的砼控制在 0.81.6； 其余指标仍按现行规范不变。 沥青混凝土配比设计程序 1、三条级配曲线的选定。以现行规范的级配范围为依据，初步选定三条级配曲线：一条为接近规范级配范围的中值，尤其是4.75、2.36、0.075 三个关键筛孔应非常接近中值；另外二条曲线分别以4.75、2.36、0.075 级配范围中值的4%、3%和1%进行控制，这样就形成了上线、中线、下线三条级配曲线的矿料配合比例。 2、确定初试沥青用量。要保证沥青路面具有抗裂、抗变形和耐久性，混合料应具有合适的沥青用量。经过研究和经验总结，沥青含量与矿料间隙率 VMA 成正比，VMA 越大，沥青用量也越大，同时还与组合
4、集料的毛体积密度成反比，经大量试验研究分析得出以下估算沥青用量的关系式：Pb= 式中 Pb 为沥青用量，%；VMA 为矿料间隙率，%，可直接采用现行规范规定的最小值。VV 为设计空隙率一般定为 4%；Gsb 为组合集料的毛体积比重： Gsb=；其中 p1、p2、 p3、 pn 为各种规格料的比例，p1 + p2 + p3 + pn=100， Gb1、Gb2、Gb3、Gbn 为对应各种规格料的比重。 3、最佳级配曲线的确定 击实。分别利用选定的三条级配曲线和对应的初试沥青用量分别进行混合料的拌和与马歇尔击实试验，击实温度依据沥青粘温曲线来进行确定；在试验操作中发现实测温度不太好控制，因此建议将混
5、合料放置烘箱中老化二个小时，烘箱温度应比击实温度高 3左右，击实时，从装模到击实成型应控制在 1min 之内，通过试验比较认为这样操作比较合理。 马歇尔试件的体积参数分析。为了使混合料各项指标均满足要求，首先要进行体积分析。若体积分析方法有误，必然使体积出错，从而导致错误的设计结果。以前我们常常根据集料的密度来计算混合料的理论最大密度，由于未考虑集料对沥青的吸收，因此导致空隙率有误，从而导致设计结果有误。由于集料表面具有孔隙，因而有吸水性，同样也会吸收沥青。 如图所示： 水可渗透的孔隙 有效沥青结合料 闭口孔隙 沥青可渗透的孔隙 沥青未填充的水可渗透的孔隙 在计算表观比重 Gsa、毛体积比重
6、Gsb 和有效比重 Gsc 时，质量均不变，而体积在变化，Gsa 不计入可渗透孔隙体积，Gsb 全部计入，而 Gsc部分计入。若采用上述三种比重来计算理论最大比重均不能成立。因为几乎所有集料对沥青吸收的程度不同，沥青结合料被集料吸收的数量取决于集料的吸水率和沥青结合料的粘度。因此，混合料的理论最大密度只有用真空饱水试验方法才能正确确定。集料的有效密度 Gsc 由所得的Gmm 进行计算。 a.空隙率 VV=；Gmb 为压实混合料毛体积比重；Gmm 为混合料理论最大比重。 b.矿料间隙率 VMA=；Gmb 同上；Gsb 同上；Ps 为混合料中集料含量，%。若采用 VMA=VA+W，这里的 VA 应
7、为有效沥青体积，否则算出结果偏大。c.沥青饱和度 VFA=；VV 为压实混合料空隙率，%；VMA 为矿料间隙率，%；VFA 为沥青饱和度，%。若采用 VFA=这里的 VA 应为有效沥青体积，否则算出的结果偏大。 d.粉胶比 PP=；Pbc =Pb-Pba； Pba =； Gsc =；式中：Ps 同上；Gmm 同上； Gsb 同上；PP 粉胶比：P0.075 为组合集料中 0.075 栏的质量通过率，%；Pbc 为有效沥青含量，%；Pb 为沥青含量，%；Pba 为被集料吸收的沥青量，%；Gsc 为集料有效比重；Gb 为沥青混合料比重。 最佳级配曲线的确定：利用上面的体积参数计算公式，分别对三组马
8、歇尔试件进行分析测定。其中空隙率 VV 最接近设计值的一条为最佳级配曲线。 4、最佳沥青用量的确定。利用已确定的级配曲线按初试沥青含量及初试沥青用量1%和初试沥青用量0.5%进行拌和击实试验，试验方法同上。利用体积参数公式分别对各组进行计算和马歇尔试验，然后绘制沥青用量与空隙率、饱和度、间隙率等关系曲线图，从空隙率图上找出空隙率为 4%时对应的沥青用量即为最佳沥青用量，再利用此沥青用量对应核实其它指标是否满足要求，若不符合要分析原因，重新试验。 三、结论 如前所述，空隙率是热拌沥青混合料最关键的指标，若要保证竣工后的沥青砼路面空隙率控制在 3%7%。把密实型沥青砼设计空隙率定为 4%很有必要。
9、因为竣工时的空隙率一般比设计空隙率大 3%左右，只有这样才能控制原位空隙率不大于 7%。我国现行规范所要求的空隙率是一个范围。因此，很难对路面原位空隙率起到控制作用。另外还要强调的是不能把级配曲线接近级配范围中值的那条线认为是最合理的，不同的材料性质不一样，颗粒形状不一样，只能通过试验确定。本人参加的高速公路建设中，经常遇到沥青砼所采用的级配曲线为下线，混合料各项指标均能满足要求。本人认为这种设计方法对原材料的质量规格要求很严，一旦材料比重、粒径有变化，直接导致混合料指标的变化，因此进行配合比设计要强调材料的稳定性、代表性，同时要采用先进的施工工艺和严格的质量控制，才能修建出舒适、稳定、耐久的沥青砼路面。 参考文献：1余叔藩沥青混合料设计的沥青用量的确定 2公路工程沥青及沥青混合料试验规程JTG E20-2011 3 严家亻及 . 道路建筑材料 ( 第三版) M . 北京: 人民交通出 版社, 1996.
