1、浅谈城市道路沥青混合料配合比设计【摘 要】热拌沥青混合料配合比组成设计是否合理，直接影响了沥青砼路面的路用性能。笔者长期从事城市道路施工质量检验管理工作，对道路沥青配合比实验设计有多年经验。现就如何规范实验操作和数据分析，优化沥青混合料配合比组成设计，谈谈作者的一些看法。 【关键词】道路建设；沥青混合料；配合比设计 前言 热拌沥青混合料路面作为一种路面结构形式，以其行车舒适、噪声低、易维护等优点，被广泛应用城市道路建设中。但在多年的工程实践中发现，目前的沥青路面普遍存在有耐久性低和早期损坏两大突出问题。造成这种情况，既有设计方面的、也有施工方面的原因，如材料、机械、施工工艺、质量控制等，其中很
2、重要的一个原因就是沥青混合料的配合比设计不合理。就算施工工艺、施工设备再先进，而没有一个合理的配合比设计，保证工程质量也只能是一句空话。 一、影响因素 1 原材料质量 材料的质量对于路面质量及使用寿命具有决定性作用，主要技术指标包括矿料的级配、坚固性、粘附性等级以及沥青和填料的质量等。其中对设计沥青混合料影响最大的是矿料加工的分档和级配，材料分档和级配的好坏决定了矿质混合料合成级配好坏。采用针片状含量高、含泥量大、级配和材料均匀性差的矿料生产的沥青混合料产品，质量非常的不稳定。因此设计好的沥青混合料在抓好原材料选材的同时，控制矿质材料的备料质量尤为重要。 矿料的取样正确与否决定了是否能够真实地
3、反映矿料的质量。根据JTG E42-2005 集料试验规程规定：在材料场同批来料的料堆取样时，应先铲除堆脚等处无代表性的部分，再在料堆的顶部、中部和底部，各从均匀分布的几个不同部位，取大致相等的若干份组成一组试样；当从皮带运输机上取样时，应在皮带运输机的出料处抽取有代表性的试样，并由若干份组成一组试样；在火车、汽车、货船上取样时，应从不同部位和深度抽取大致相等的若干份组成一组试样。 2 矿质混合料设计 矿料的合成比例决定了矿质混合料的合成级配。通常情况下，普通沥青混合料矿料设计合成级配曲线宜尽量接近设计要求的级配中值线，尤其包括 0.075mm、2.36mm、4.75mm 筛孔在内的较多筛孔通
4、过量。由于广西地处亚热带，夏天时间长、气温较高，建议沥青混合料合成级配时采用骨架密实型结构，可适当减少 2.36mm、4.75mm 筛孔的通过量，增加0.075mm 筛孔的通过率，采用较粗的级配。 在实际设计过程中，试验单位多采用传统的图解法初算、再进行电脑试算调整，很大程度上取决于试验人员的经验、熟练程度，不乏对当地道路交通环境、气候条件等因素重视不够，未针对沥青路面不同层位功能需要相应调整矿料配合比设计，使得建成道路通车后不久就出现了早期损坏。桂林市早期铺设的沥青路面城市道路，由于各结构层矿料设计时未充分考虑道路交通、气候等影响因素，矿质混合料配合比设计片面追求规范中值，强调级配曲线圆滑、
5、平顺，而对关键筛孔的通过率未引起足够的重视，在夏季高温作用下，局部路段产生了较严重的车辙。 3 制备沥青试样 沥青试样经加热处理后会引起沥青老化。试验人员在操作时，对沥青试样不能直接放在电炉或明火上加热，如利用冷却后的试样反复加热不能超过 2 次，避免沥青老化使沥青混合料性能发生变化。 4 集料筛分 在国外的集料筛分试验中，粗、细集料一般都有水洗法和干筛法两个试验方法，代表性的是美国 ASTM C 136 或 AASHTO T 27 适用于干筛、ASTM C 117 或从 AASHTO T 11 适用于水筛。然而在我国历来不管水泥混凝土集料或沥青路面集料，都直接采用干筛方法，0.075筛通过量
6、不经水洗确定，所以是不准确的。它对水泥混凝土材料来说也许问题不大，但对沥青混合料来说，集料表面沾附的矿粉筛不下来，配合比设计时不算进去，对配合比结果有一定的影响，直接影响添加矿粉的数量。 5 马歇尔试验 （1）马歇尔试件的制作以前存在人工炒拌，一组试件集中拌和的作法，容易导致沥青局部过热老化，沥青混合料拌和不均匀等情况。因此，实际操作时，试验人员应遵照试验规程按分计筛余单个配料，并使用小型沥青混合料拌和机和烘箱制备试样，一次拌制一个试件。 （2）试验表明，沥青混合料温度或模具预热温度达不到规定击实温度时将影响试件的密度和空隙率，而试件尚未冷却就脱模，容易使试件受到损伤。 （3）马歇尔试件成型高
7、度对沥青混合料马歇尔性能测定有较大的影响。因此，每个试件击实结束后应用游标卡尺测量试件的高度，并据此调整试件击实需要的数量，如测定高度不符合 63.51.3mm 的试件应予以废弃，以减小试验数据的变异性。 （4）成型试件密度的测试应针对不同性质的沥青混合料采用不同的测试方法。规范要求对吸水率不大于 2%的沥青混合料采用表干法测定其毛体积相对密度，对几乎不吸水的密实型沥青混合料采用水中重法测定表观相对密度，对吸水率大于 2%或空隙率大于 10%的沥青砼或沥青碎石采用蜡封法测定其毛体积相对密度。当用计算法计算沥青混合料最大理论密度时，粗集料的相对密度采用其毛体积相对密度，细集料采用表观相对密度。采
8、用不同方法测得的马歇尔试件密度或选用不同矿料比重计算得出的试件最大理论密度计算得到的沥青混合料空隙率结果是不同的，并因此影响最佳沥青用量的选定。 （5）马歇尔试验技术标准的选定范围直接影响沥青最佳用量的选定。各试验单位进行沥青混合料设计时应根据本地实际情况选择适当的设计孔隙率，以满足不同层位油面的功能要求。最佳沥青用量的确定应结合试验数据，通过生产配合比验证、拌和楼试拌、试验段铺筑和实践经验综合选定。进行沥青混合料设计时，根据目标空隙率选定的填料和沥青用量直接决定了设计沥青混合料路用性能好坏，对热拌沥青混合料配合比设计意义尤为重要。 二、采取措施 影响沥青混合料配合比设计的因素有原材料质量、试
9、验操作的规范与准确性、试验仪器的精确度以及试验数据处理的合理性等。要将试验误差减小到最低限度，应做到以下几个方面： （1）严格控制原材料的质量，提高对原材料质量的重视程度。对各种规格的碎石备料要从生产源头把好质量关。 （2）加强试验人员的操作培训，提高试验人员操作水平，严格按试验规程操作。对原材料要求进行平行试验，试验结果应满足平行试验精度要求。马歇尔试验时，应将误差超过标准差的数据剔除，尽量减少试验中的偶然误差。 （3）确保试验仪器设备的精度合格，示值误差应在规定允许范围内。加强试验仪器设备的检定、保养工作，要严格按规程操作，杜绝随意操作行为。 （4）按目标配合比、生产配合比、配合比设计验证三个步骤进行配合比设计。如果说目标配合比是“理论的研究” ，那么生产配合比设计和拌和楼试拌验证就是实践适应性的检验过程，它为全面推广施工作好了最后的准备。 （5）生产配合比设计阶段的试验过程基本同目标配合比设计一样，包括原材料的测试，合成级配的计算，马歇尔试件的制作、测试及最佳油石比选定等。应注意，生产配合比矿料设计须结合拌和楼热料仓分档和筛孔配置情况综合考虑，使生产出的混合料既达到规范允许的各项技术标准，又能保障设备正常生产应能提供的供料能力。 三、结语 在实际生产中，综合考虑各种因素的影响，优化沥青混合料配合比设计，对提高城市沥青路面的耐久性、延缓病害的出现具有十分重要的意义。
