熱拌瀝青混合料的配合比設計探討

華鳳祥

摘要：瀝青混合料的配合比設計是施工過程中十分重要的工作，配合比設計的結果直接影響到瀝青路面的施工質量和使用壽命。文章以253省道、321省道沛縣城區改線段路面工程瀝青混凝土下面層AC-25C型為例，淺析熱拌瀝青混合料的目標配合比設計、生產配合比設計及生產配合比驗證三個階段的控制要點。

關鍵詞：瀝青混合料；配合比設計；控制要點；瀝青路面；原材料控制 文獻標識碼：A

中圖分類號：U414 文章編號：1009-2374（2016）05-0004-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.05.003

1 原材料控制

原材料是保證瀝青混凝土路面施工質量的第一步，也是最重要的一個控制環節。不同的料源、不同的批次，施工使用的材料與配合比設計使用的材料的不一致性，都直接影響著瀝青混合料的配合比設計在施工控制中的實用性。所以要完成一個好的配合比設計，控制好原材料質量是首要條件，這就要求施工單位要把控好原材料的質量保證“三關”：首先是招標及訂貨關，供貨單位必須提供各種原材料的質量檢測報告；其次是進貨關，供貨單位供應的原材料有可能違背投標時的承諾，進貨時必須重新檢驗；最后是使用及保管關，材料進場后的存貯、堆放、管理是保證材料質量必須重視的第

三關。

1.1 瀝青

瀝青是瀝青混合料中最關鍵的材料，瀝青使用性能的好壞直接決定瀝青路面的使用壽命。在本工程中，根據設計文件要求，使用的瀝青為SBS改性瀝青（I-D），該瀝青的高溫、低溫性能都較好，且有良好的彈性恢復性能。按照合同要求，瀝青作為關鍵的材料被列為甲供，是業主通過招標直接從生產廠家訂購的，且供應商提供了該型材料的基質瀝青的質量檢測報告；在瀝青材料進場時，施工單位的工地試驗室按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTG E20-2011）中的方法要求嚴格進行了抽檢，檢測各項技術指標符合設計及《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40-2004）中對聚合物改性瀝青SBS（I-D）的技術要求。進場的合格瀝青被貯備在專用貯備罐中，并在貯備罐中加設了攪拌設備來保證使用時的均勻性。進場聚合物改性瀝青SBS（I-D）主要指標如表1。

1.2 集料

集料是瀝青混合料配合比設計中礦料級配的主要組成部分，也是主要受力支撐材料，是瀝青混凝土路面的骨架，其均勻程度、顆粒形狀和表面粗糙度決定著瀝青混合料的嵌擠力及摩阻力。礦料級配的好壞直接影響著瀝青混合料的各項性能指標，要想配出較理想的合成礦料級配，施工單位把控好集料的質量保證三關至關重要。在本工程中，集料是施工單位通過招標選定符合條件的大型采石場供應，且要求采石場所用的振動篩與生產拌和設備所用的熱倉振動篩篩孔尺寸一致。為加強進料關的管理，除工地試驗室對進場材料逐批檢驗外，工程單位還在采石場派駐監理和材料員，對生產供應的材料進行監督。為保證進場后的各種規格集料不相互混雜和弄臟，工地瀝青混凝土拌和站對進站道路及貯料場地進行了硬化，并在不同規格的料堆間設置了隔離墻、搭設了防雨棚。進場集料按《公路工程集料試驗規程》（JTG E42-2005）檢測，其主要指標見表2：

2 目標配合比設計

2.1 確定礦料配合比

按照《公路工程集料試驗規程》（JTG E42-2005）規定的方法，對上述進場的各種合格礦料分別取樣進行常規指標檢測和水洗篩分。此時的控制要點是在料堆上取樣時一定要取有代表性的樣品，這樣才能確保配合比設計的結果代表真正拌和機拌和的實際級配。根據各種規格礦料的篩分結果，借助電子計算機的電子表格用試配法進行礦料配合比設計。在試配控制過程中，要力求設計級配曲線與施工要求的級配范圍的中值線基本重合，且不得有太多的鋸齒形交錯和0.3～0.6mm范圍內不出現“駝峰”。當反復調整不能滿意時，宜更換部分原材料重新設計。通過多次試配，本工程的礦料配合比組成為：9.5～31.5mm碎石24%，9.5～19mm碎石18%，4.75～16mm碎石24%，2.36～9.5mm碎石11%，機制砂20%，礦粉3%。級配曲線見圖1：

2.2 確定最佳油石比

根據《公路瀝青路面設計規范》（JTG D50-2006）推薦的油石比范圍并結合本地的實踐經驗，選擇了適宜AC-25C型瀝青混合料的油石比估算目標值為4.2%。按以上礦料配合比組成，按0.5%的油石比間隔變化，分別以油石比3.2%、3.7%、4.2%、4.7%、5.2%準備五份目標配合比馬歇爾試驗用原材料。用試驗室的瀝青混合料拌和機拌制出五種油石比的瀝青混合料，并按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTG E20-2011）規定的方法，擊實成型馬歇爾試件，測定出其各項物理指標和力學性質，見表3：

以表3中油石比為橫坐標，馬歇爾試驗各項指標為縱坐標，將試驗結果點成圖表，并連成圓滑的曲線圖。分別可由圖得出：a1=3.8%，a2=4.6%，a3=4.1%，a4=4.1%，OACmin=3.5%，OACmax=4.6%。

3 生產配合比設計

3.1 確定各熱料倉礦料配合比

根據目標配合比設計中的礦料組成比例及瀝青混合料拌和機的每小時生產量，分別計算出各種礦料的每小時供料量，對拌和機反復進行冷料匹配調試，直至各冷料倉的供料量達到目標配合比設計要求。待拌和機調試完畢后，開機給熱倉供料進行取樣，必須從拌和機二次篩分后進入各熱料倉的材料中取樣。此時的控制要點是各熱料倉取樣必須取熱料倉中部有代表性的料，且取樣至少應在干拌5次以后進行。取樣后，按照《公路工程集料試驗規程》（JTG E42-2005）規定的方法，對各熱倉樣品進行水洗篩分。根據篩分結果，借助電子計算機的電子表格用試配法進行熱倉礦料配合比的設計。在試配控制過程中，要力求設計級配曲線與施工要求的級配范圍的中值線基本重合，并且要接近目標配合比設計的級配曲線。通過多次試配調整，本工程各熱料倉礦料配合比組成為：6號倉∶5號倉∶4號倉∶3號倉∶2號倉∶1號倉∶礦粉=14∶16∶14∶20∶8∶25∶3。級配曲線見圖2：

3.2 確定生產的最佳油石比

以目標配合比設計的最佳油石比4.2%為基準，按0.3%的油石比間隔變化，分別以3.9%、4.2%、4.5%的油石比和計算確定的各熱料倉礦料配合比準備三份馬歇爾試驗用材料。用試驗室的瀝青混合料拌和機拌制出三種油石比的瀝青混合料，并按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTG E20-2011）規定的方法進行馬歇爾試驗。通過檢測三種油石比的馬歇爾試驗結果全部滿足規范要求，通過優化比較，選擇4.2%為生產最佳油石比。按最佳生產配合比做一組馬歇爾試件，進行浸水馬歇爾試驗，得出浸水殘留穩定度為86%，符合規范規定不得小于80%的要求。試驗結果見表4和表5：

4 生產配合比驗證

4.1 瀝青混合料油石比和礦料級配檢測

按照確定的生產配合比進行試拌試鋪，在施工過程中分別從拌和站和施工現場隨機取樣，并按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTG E20-2011）規定的方法采用離心法進行抽提試驗。經多次抽樣檢測，瀝青混合料的油石比均滿足規范規定的±0.3%要求。按照《公路工程集料試驗規程》（JTG E42-2005）規定的方法，分別對抽提試驗后的礦料進行水洗篩分，礦料級配曲線也全部滿足規范要求，并且與生產級配曲線相接近。

4.2 瀝青混合料物理指標和力學性能檢測

在試拌試鋪施工過程中分別從拌和站和施工現場隨機取樣，采用與目標配合比設計相同的成型方法制備試件，按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTG E20-2011）規定的方法進行馬歇爾試驗，檢測其馬歇爾穩定度為13.6kN，浸水殘留穩定度為85.7%、空隙率為4.5%，均能滿足規范要求。

4.3 瀝青混凝土壓實度檢測

通過對完成的試鋪路段進行鉆芯取樣，檢測其路面壓實度平均值為98.5%，變異系數為0.81%，這說明施工機械的類型、數量、組合方式和壓實工藝均能滿足施工需要。

5 結語

熱拌瀝青混合料的目標配合比設計、生產配合比設計及生產配合比驗證是一個完整的整體，只有通過這三個階段的設計才能找到一個平衡點，得出一個材料、性能、經濟各方面都滿意的標準配合比，用以科學地指導生產施工。

（責任編輯：周 瓊）