瀝青混凝土配合比的設計過程

■張海英 ■江蘇省江陰市公路管理處，江蘇 江陰 214400

1 材料的選擇與控制

1．1 材料選擇的原則

在瀝青混凝土道路的構筑中，材料是至關重要的一環，要想充分保證道路的良好使用性能，工程中所使用的材料就務必要經過嚴格的挑選與檢驗，預防因不符合要求的材料而導致本不應發生的質量問題。首先，應當就近取材嚴格考察礦源的產品質量;其次，適應當地環境，避免對環境所產生的危害;再次，要符合《公路瀝青路面設計規范》及《公路瀝青路面施工技術規范》的相關要求與規定。

1．2 瀝青

瀝青混凝土的主體自然是瀝青，瀝青的好壞在很大程度上決定著瀝青路面的使用期限以及適應能力。所以，若想要設計出一種能夠完成預定目標的瀝青混凝土，既要密切關注瀝青質量的好壞，也要注重該瀝青對于當地自然環境、氣候及道路運行情況的適應性，例如當地土壤的酸堿性，雨水的酸堿性，降雨量以及運載壓力等。

1．3 粗集料

粗集料是指顆粒直徑大于2.36mm的碎石、破碎礫石、篩選礫石和礦渣等。其通過顆粒間的嵌鎖作用來為瀝青混凝土提供較強的穩定性。粗集料相關的各項標準里，較為重要的是視密度和吸水率，石料硬度大而密度高、吸水率比較小的粗集料具有耐磨、耐久等特點;但粗集料密度并只要求大，表面粗糙與否同樣重要，而密度過于大的粗集料大多表面光滑，缺乏表面的凹凸不平，以至于無法更好的吸附瀝青結合料，這便無法形成較厚的瀝青膜，進而對混合料的耐久性帶來不良影響。而且粗集料與瀝青的粘附性、磨光值也是《公路瀝青路面施工技術規范》所要求的。因此，集料的多種性質需要均衡考慮，如此之多的指標不可能全部達至最優，應當針對實際需求，對于這些指標進行一定的取舍。

1．4 細集料

細集料是指顆粒直徑小于2.36mm的天然砂、人工砂(包括機制砂)及石屑，它通過配合粗集料的使用增加瀝青混凝土的穩定性。對細集料的要求是干凈、沒有雜質。選取細集料也與級配情況、瀝青的粘結性和耐磨性有關，這些情況同樣要進行綜合考慮，只有能夠滿足多方面需求的細集料才是工程中所需要的。

1．5 填料

填料是指顆粒直徑小于0.6mm的石灰巖磨細的礦粉。它具有憎水的特點，同時應干潔，能自由地進出礦粉倉，其質量應符合《公路瀝青路面施工技術規范》的技術要求。填料在瀝青混凝土中扮演著一種添加劑的角色，就和烹飪中的鹽一樣，要配合需求投放，投放的量過少會導致瀝青難以吸附，投放的量過多則會使膠泥成團，致使路面離析，造成不良后果。另外，還應當注意與集料的配合，避免與集料的使用發生沖突。

2 瀝青混凝土配合比設計過程

2．1 目標配合比設計

首先，根據各礦料的篩分結果，用圖解法或試算法確定各種材料間的比例關系，調整接近規范級配的上、中、下限。以使混合后礦料具有足夠的密度和較高的內摩擦阻力。初選級配，根據實際情況及當地以往資料數據，選擇一個瀝青用量作為初選級配的瀝青用量。固定初選瀝青用量，將上、中、下限的級配成型馬歇爾試件，根據三組試件的試驗結果確定設計級配。

確定配合比中瀝青的最佳用量。按確定的設計級配，選擇一個瀝青的最佳用量作為起始用量，按0.5%的間距取5個或5個以上不同的瀝青用量，分別與礦料拌合，擊實成型馬歇爾試件。然后進行馬歇爾試驗，對各組馬歇爾試件的空隙率、密度、飽和度等體積指標進行計算，根據實測數據確定最佳瀝青用量。根據確定好的設計級配及最佳瀝青用量進行制件，驗證該混合料的性能檢驗是否符合要求。

目標配合比設計的意義是確定設計級配及最佳瀝青用量，并對確定的設計級配及最佳瀝青用量進行性能檢驗，確定該混合料的耐久性能。

2．2 生產配合比的設計

完成目標配合比設計后，就可開始設計實際生產中使用的生產配合比。

試驗前，先根據路面結構的級配類型，選擇適當尺寸的拌合機振動篩。選擇時要遵循:(1)振動篩的最大篩孔應使超粒徑的礦料排出，保證最大粒徑篩孔的通過量在要求的級配范圍內。(2)振動篩分檔應使各熱料倉的材料保持均衡，以提高生產效率。(3)應注意振動篩的孔徑要與室內試驗方孔篩尺寸的對應關系。試驗時，礦料按目標配合比設計的比例進料，通過拌合機的振動篩進行二次篩分，同時，將拌合機各熱料倉的二次篩分的礦料分別取出后進行篩分試驗，使其合成級配比例在設計級配大致接近的范圍，按此比例進行馬歇爾試驗，此試驗的油石比采用目標配合比確定的油石比±0.3%進行試驗。按照與目標配合比相同的試驗方法確定最佳瀝青用量，所得結果為生產配合比。

生產配合比設計的意義是通過拌合樓的二次篩分數據使其生產級配與設計級配大致接近，同時，通過馬歇爾試驗更加細致的優化最佳瀝青用量。

2．3 生產配合比驗證

生產配合比驗證分為試拌、試鋪兩個階段。試拌是按確定的目標配合比所調試的皮帶轉速、流量進行冷料上料，按確定的生產配合比礦料級配比例及最佳瀝青用量做為熱料倉的進料比例，在拌合樓試拌混合料并對混合料進行檢測，檢測項目包括，抽提、馬歇爾擊實，最大理論密度等，檢測結果應與生產配合比數據相吻合。在試拌的混合料檢測數據完全吻合生產配合比的前提下，進行試鋪，試鋪是對施工方案、運輸、攤鋪、碾壓工藝等可行性和設備的匹配情況的綜合性驗證。

生產配合比驗證的意義是對前面所設計的各項指標及拌合樓的工作狀態和施工方案、運輸、攤鋪、碾壓工藝設備的匹配情況進行的綜合性評估。

3 針對瀝青混凝土配合比設計提出幾點建議

(1)必須克服以往只對混合料配合比設計采用目標配合比，而忽視生產配合比和驗證配合比;也不能碰到一些指標不合格或試驗有困難就放棄。特別應注意在生產配合比設計階段，要嚴格控制冷料倉和熱料倉的配比;當材料發生變化時，要及時調整配合比。

(2)在進行配合比設計時，具體問題具體分析，不能死搬硬套規范規定。在不脫離規范的情況下，根據不同的材料，靈活的進行配合比設計。

(3)在配合比設計過程中，要和施工生產的實際情況相結合，不能脫離現有的技術條件;同時要嚴格施工管理，使混合料的生產配合比始終控制在設計的最佳狀態。

4 結束語

綜上所述，瀝青混凝土配合比設計是一個相對于龐雜的的過程，每一個環節都是緊密相關的，共同構成了一條完整的鎖鏈，其中任何一個環節出現瑕疵均會導致最終結果的偏差。從開始的材料選擇，到之后的目標配合比設計，再到生產配合比設計，最后到生產配合比驗證，每一步都是至關重要的，又是相互影響的。因此，工程人員切勿忽視任何一個環節，要對各個環節做到精益求精，還應注意各環節的相互影響，做到反復驗證，讓理論與實際施工相互結合，在施工過程中發揮積極的作用。