瀝青混凝土混合料的組成設計

程松林 吳 滿

（南陽市公路工程處，河南 南陽 473000）

隨著我國公路建設的不斷加快，高等級公路施工要求逐漸提高，加快了我國公路建設步伐，節約投資成本，提高工程質量，對公路建設具有重要意義。我國高等級公路為汽車創造舒適、安全的服務，可直接承受自然因素、荷載作用影響。瀝青路面是我國高等級公路的構成的主要部分，但我國對于瀝青混凝土的混合料組成設計缺乏相關經驗，早期的高等級瀝青路面存在許多不合理因素，發生各種損壞問題。筆者結合自身多年的從業經驗，探討瀝青混凝土混合料的組成設計，旨在提高公路路面質量。

1 瀝青混凝土的混合料配合比設計理論

1.1 高溫穩定性。瀝青混合料抗變形能力、強度受到溫度影響，待溫度升高時，瀝青粘度會下降，礦料粘接力會降低，引起抗變形能力、強度下降。所以，高溫季節、荷載作用時，路面極易發生推移、車轍問題。有效提高高溫穩定性，有利于提高內摩阻力、粘結力。將粗礦料融入瀝青混合料中，可使粗礦料構成一個骨架結構，提高內摩阻力。使瀝青料粘結度提高，合理控制礦料、瀝青的配合比，控制好瀝青用量，選擇活性礦粉，可改善礦料和瀝青的互相作用，有利于提高混合料粘結度。同時，將合成橡膠、天然橡膠、聚乙烯摻入至瀝青中，可提高高溫穩定性。除材料自身特性，熱穩定性也受到結構效應影響，例如瀝青層厚度與礦料尺寸相對應，因輪胎約束效應與路面層有摩阻力，薄層瀝青承載力要高于厚層，若選擇與同層后接近的礦料尺寸，同樣可提高穩定性。

傳統瀝青混合料高溫穩定性的評定，主要以穩定性系統、抗壓強度為準，因沒有側限抗壓試件受力，和瀝青混合料的實際受力不相符，因此溫度穩定性系數、高溫抗壓輕度無法準確顯示瀝青混合料性能。目前，我國主要選擇馬歇爾實驗流值、穩定度評定高溫穩定性，馬歇爾流值、穩定度和瀝青混合料呈一定相關性。另外，試驗方法、設備比較簡單，有利于控制現場質量，所以馬歇爾法在瀝青混合料評定中被廣泛應用。然而馬歇爾流值、穩定度混的混合料指標呈經驗性，無法準確反映永久變形機理，因此，國際上近年來使用蠕變試驗進行瀝青混合料評價，當處于恒載作用時，隨時間增長，變形也隨之變化，有利于判定混合料穩定性，預估車轍量，指導組成設計。

1.2 低溫抗裂性。隨著溫度下降，瀝青粘滯度、強度隨之提高，變形能力逐漸下降，發生脆性破壞。尤其是氣溫急劇下降，基層結構對瀝青層產生約束作用，導致瀝青層無法收縮，從而導致溫度應力的發生，當溫度應力和瀝青結構應力的差值超過瀝青結構本身具有的抗拉性能時，路面會出現開裂。低溫季節極易發生裂縫，不管是凍脹裂、低溫荷載裂縫、反射裂縫都處于外因作用，瀝青混合料則因低溫內部應力引起，主要包含瀝青性質、氣溫狀況、路面結構、路基類型、層間結合情況。站在低溫抗裂性角度，瀝青混合料處于低溫時，具有較大抗變形能力。所以，在進行混合料組成設計時，可選擇抗老化性能強、稠密度、溫度敏感性較低的瀝青，可將橡膠聚合物摻入至瀝青中，可有效提供混合料低溫時的抗裂能力。目前，通常選擇開裂統計法、變形對比法、開裂溫度預估法等方法評定低溫抗裂能力。

1.3 耐久性。長期處于自然因素作用，需確保路面使用年限較長，路面具有良好耐久性，若瀝青混合料的耐久性較差，極易引起路面松散、瀝青膜剝落路面裂縫等問題，主要有混合混合料組成結構、礦料成分、瀝青性質影響耐久性。根據瀝青混合料結構，考慮瀝青混合料空隙率，和礦料骨料進行級配，同瀝青料壓密度、用量相關。站在耐久性角度，瀝青混合料的空隙率應盡可能減小，防止瀝青老化，考慮熱穩性能，通常瀝青混合料伴有4～5%的空隙。若空隙率較大，礦料和瀝青之間的粘性較差，待飽水后，瀝青和礦料的粘附力會下降，極易出現剝落，導致路面破壞。同時，混合料瀝青含量也影響了路面使用壽命，，若瀝青用量減少，瀝青膜會變薄，混合料抗變性能下降，脆性提高。若瀝青用量偏小，會增大混合料空隙率，較多的暴露瀝青膜，加快了老化速度，加快滲水性，導致瀝青剝落。

1.4 抗滑性。瀝青混合料路面抗滑性和瀝青混合料用量、級配組成、礦料表面性質等相關，在配料時，應提高粗礦料耐磨光性，選取硬質棱角礦料，因硬質礦料是一種酸性石料，和瀝青粘附性較差。所以，瀝青混合料進行配料時，若選擇軟質礦料，必須摻入硬質礦料，組成摻加抗剝離劑與復合礦料。

1.5 抗疲勞性。當瀝青混合料處于重復荷載租用時，路面的抵抗性能，叫做抗疲勞性。一般將瀝青混合料發生疲勞破壞時，出現的重復應力值，叫做疲勞強度，重復作用叫做疲勞壽命，無限次荷載循環作用，且不出現破裂破壞應力，叫做疲勞極限。最佳瀝青含量影響抗疲勞性，與礦料種類、礦料級配相關，隨著空隙率下降，混合料疲勞壽命隨之增長。

1.6 工作度。主要指輾壓工作、混合料攤鋪時的難以程度，若混合料的工作度良好，極易輾壓、攤鋪，另外還有施工條件、氣溫、混合料性質影響混合料工作度。

2 瀝青混合料組成設計的空隙率和級配關系

在混合料設計中，瀝青用量是重要指標，關系著路面使用壽命，瀝青用量比最佳瀝青用量少0.6%，會降低路面的一半使用壽命。在高等級瀝青路面施工時，選擇高質量瀝青，配合比設計時，流值與穩定度可滿足要求，最終決定最佳瀝青用量，僅需考慮空隙率。若瀝青混合料配合比設計時，通常會碰到瀝青用量偏低，空隙小于3%，而無法加入瀝青。例如，AC-25I的瀝青混凝土，油石比為4.5%，空隙率為3.1%，為確保路面質量可使用手摸形式進行初步確認，并適當降低油石比，提高空隙率。因此，瀝青混合料組成設計的空隙率和級配關系：通過調整混合料級配，增大空隙率，當瀝青油石比不變，增大礦料的空隙率，從而增長路面使用壽命。

3 結論

在工程設計時，可選擇不同性能的瀝青混合料，發揮各材料優點，降低不良特性，形成最優混合料的組成設計。本文主要探討瀝青混凝土的混合料理論設計，建議在現場設計時，應考慮抗滑性、抗裂性、穩定性、耐久性、抗疲勞性等多方面考慮，利用最大密度計算瀝青混凝土的混合料，探討細集料規格。

[1]付美麗,李娟.淺析瀝青混凝土混合料的組成設計[J].技術與市場,2012,19(8)：86.

[2]張基成.瀝青混凝土混合料配合比設計中幾個值得探討的問題[J].公路交通技術,2004,(1)：18-20.