高速公路路面上面層瀝青混合料配合比設計

一、引言

高等級公路是專供汽車高速行駛的公路，路面具有較好的高溫穩定性能、抗水損害能力和耐久性。永寧高速公路（三明段）瀝青混凝土路面主線采用三層式瀝青混凝土路面結構。本文著重闡述上面層的配合比設計。

二、瀝青混合料目標配合比設計

1、原材料

①瀝青膠結料

采用新加坡“埃索”AH-70重油瀝青，瀝青實測試驗結果如下表1：

表1 實測指標

②集料

集料的性能分為兩類：一類是集料的認同特性，包括粗細集料的棱角性， 扁平和細長顆粒含量及粘土含量，屬強制性標準；另一類是集料的資源特性，它包括韌度、堅固性和有害物質含量，屬于地區性標準。

本次采用反擊式碎石機生產的輝綠巖集料：9.5～16mm、4.75～9.5mm、2.36～4.75mm、0～2.36mm。按照現行規范進行相關試驗, 視密度2.890g/cm3（≥2.500），砂當量68%（≥60）, ＜0.075mm的顆粒含量8.8% (≤15)。

③填料

填料采用石灰巖等憎水性石料磨細得到的礦粉,無雜質,通過0.075mm孔徑的顆粒含量＞80%，無團粒結塊現象，含水量不大于1%。

表2 粗集料試驗結果匯總表

2、瀝青混合料目標配合比設計及驗證

測定瀝青不同溫度下的表觀粘度，繪出瀝青的粘度曲線，在粘度曲線上取(0.17±0.02)Pa·s時的溫度作為拌和溫度控制范圍, 以(0.28±0.02)Pa·s時的溫度作為壓實成型溫度控制范圍, 從而確定重油瀝青拌和溫度范圍為160℃～170℃，擊實溫度范圍為142℃～148℃。

①礦料配合比確定

對多次取樣材料進行篩分試驗，最終確定最佳比例（表3）

②選擇設計級配的瀝青用量

表3 選定的礦料最佳比例

根據規范，分別采用3.5%、4.0%、4.5%、5.0%、5.5%，按±0.5% 間隔變化, 運用馬歇爾電動擊實儀制作成型5組馬歇爾試件。通過對試件物理指標、力學指標的測定，得出馬歇爾相關試驗結果見表4：

③確定最佳瀝青用量

根據表4中所列數據，繪制空隙率Va、粒料間隙率VMA、飽和度VFA、毛體積密度、馬歇爾穩定度、流值與不同瀝青用量曲線圖，依據空隙率Va與瀝青用量關系曲線圖查得最佳瀝青用量的初始值，并根據規范及其他影響因素（包括實踐經驗、公路等級、氣候條件等）來綜合考慮，選擇瀝青用量4.5%為最佳瀝青用量。

④目標配合比檢驗

采用選定的最佳瀝青用量4.5%制作試件，在浸水48h后測定馬歇爾穩定度，結果得出殘留穩定度為88.2%（大于70%），瀝青混合料劈裂抗拉強度比是96.0%(不小于75%)、動穩定度試驗結果是1648次/mm(不小于800次/mm)，都符合規范及設計的要求。

表4 馬歇爾試驗結果匯總表

三、瀝青混合料生產配合比設計

1、級配設計

根據《公路瀝青路面施工技術規范》(JTG F40-2004)的要求，從瀝青拌和站拌和設備（美國ASTEC 4500型）熱料倉取樣進行篩分試驗，根據各熱料倉篩分結果計算接近目標配合比級配礦料配比（表5）

表5 選定的各熱料倉礦料最佳比例

2、確定瀝青用量

根據瀝青混合料生產配合比的設計級配，采用目標配合比設計所確定的最佳瀝青用量±0.3%制作3 組馬歇爾試件進行馬歇爾試驗，馬歇爾試驗結果見表6：

根據表6馬歇爾試驗結果匯總表的試驗結果，并結合福建省氣候氣溫偏高且多雨的特點和和實踐經驗，AK-16A取4.5%為抗滑表層的最佳瀝青用量。

表6 馬歇爾試驗結果匯總表

3、殘留穩定度的檢驗

按照生產配合比室內制備的馬歇爾試件，測定48h后馬歇爾試件的殘留穩定度為89.3%，其大于70%，符合規范要求。

4、生產配合比檢驗

為了驗證生產配合比的正確性和合理性，選用瀝青用量為4.5%來鋪筑試驗路段，試驗路段的各項檢測指標（如表7）：

表7 試驗路段試驗檢測成果表

根據試驗路段檢測成果表7并且鋪筑的外觀均勻，表明所選定的配合比是合理、可行的，可以用來進行大面積施工。

四、結束語

通過上面層的瀝青混合料配合比設計，說明了大密度(視密度＞ 2.8g/cm3)碎石在保證現場空隙率(為4.0%)、攤鋪碾壓后外觀均勻及具有較高的高溫穩定性的前提下可以用作瀝青混合料的粗集料。