淺析影響瀝青混合料配合比設計的因素

李桂蘭+金學勤

【摘要】熱拌瀝青混合料路面作為一種路面結構形式，行車舒適、噪聲低、易于維護等，但普遍存在工程的耐久性和早期損壞兩大突出問題。造成這種問題的發生主要看瀝青混合料的配合比設計是否合理性。

【關鍵詞】瀝青混合料；配合比設計；淺析

【Abstract】Hot asphalt mixture pavement as a pavement structure， driving comfort， low noise， easy to maintain， but the prevalence of engineering durability and early damage two prominent problems. The occurrence of this problem mainly depends on whether the mix design of asphalt mixture is reasonable.

【Key words】Asphalt mixture；Mix design；Analysis

熱拌瀝青混合料路面作為一種路面結構形式，以瀝青為結合料，將礦質材料粘結成為整體的一種高級的柔性路面。由于其具有表面平整、無接縫、行車舒適、密實度大、整體性好、噪聲低、易于維護、強度高、施工期短、養護維修簡便、適宜于分期修建等優點，被廣泛應用在現代公路、市政道路中。

瀝青路面普遍存在工程的耐久性和早期損壞兩大突出問題。造成這種問題的發生有設計方面和施工方面的原因，如施工工藝、質量控制、原材料、機械設備等，但其中一個原因很重要的就是瀝青混合料的配合比設計是否合理性。不合理的配合比設計只能生產出不合格的產品，施工工藝、施工設備再先進，保證工程質量也只能是空話。現就以瀝青混合料配合比設計中應注意的幾個問題進行分析。

1. 配合比設計中因素分析

1.1 配合比設計中原材料的影響。

選擇原材料的質量對于路面質量和使用壽命具有決定性作用，包括礦料級配、形狀、堅固性、酸堿度及瀝青、填料的質量。其中對混合料配合比影響最大的就是礦料的級配。級配的好壞決定了混合料合成級配的好壞。原材料的取樣正確與否決定了是否能真實有效地反映其原材料的質量。根據《集料試驗規程》規定，在同批來料上取樣時，應先鏟除堆腳等處無代表性的部分，再在料堆的頂部、中部和底部，各從均勻分布的幾個不同部位，取大致相等的若干份原材料組成一組試樣。當從皮帶運輸機上取樣時，應在皮帶運輸機的出料處抽取有代表性的試樣，并由若干份組成的一組試樣。在貨船上取樣時，應從不同部位和深度抽取大致相等的若干份組成一組試樣，取樣數量不得少于規范要求數量。

原材料選取的另一方面是試樣的縮分。規范要求采用四分法或分料器，但在實際操作中，經常出現試驗人員隨意鏟取一定數量試樣進行各項試驗的現象，這樣的試驗結果很可能沒有代表性。

1.2 配合比設計中的礦料。

礦料級配良好的瀝青混合料既有堅實的網絡骨架，又有密度高、剩余空隙率適中的特點，因而具有理想的強度和高溫穩定性。瀝青混合料組成設計的目的，就是要使瀝青混合料有足夠的瀝青以確保路面有良好的耐久性；有足夠的剩余空隙以保證良好的高溫穩定性；有良好的施工和易性等。瀝青混合料配合比設計內容包括礦料級配、最佳瀝青用量的確定并用實驗檢驗混合科的物理力學性能。描述瀝青混合料組成的參數包括看看最大粒徑及級配類型、瀝青用量、剩余空隙率、礦料間隙率等。

礦料的配合比計算決定混合料的合成級配。規范要求合成級配應使包括0.075mm、2.36mm、4.75mm篩孔在內的較多篩孔的通過量接近設計級配范圍的中限，同時避免過多的犬牙交錯。在實際計算過程中，由于一些試驗單位仍采用傳統的圖解法初算、再進行調整的方法。這種方法很大程度上取決于試驗人員的經驗、熟練程度，費時費力，且不能保證得到最佳配合比例。另一方面，試驗中有時陷入片面追求合成級配接近中值、圓滑，而忽視工程實際的情況。實際上不同的工程對混合料的級配要求也不同。如果不考慮工程實際情況，一味追求中值，容易導致瀝青砼空隙率大，表面粗糙，平整度差等不足。同時考慮對交通流量的大小、氣候的冷暖、公路等級的高低多方面的實際因素。

1.3 試驗條件及試驗操作精確度。

（1）《集料試驗規程》中提出對瀝青混合料所用礦料級配采用干篩法和水洗法共同確定，這是因為采用干篩法，往往會因為小于0.075mm的成分粘附在礦料上篩不下去，而不能真實反映礦料的級配，從而影響石粉的添加數量，這種影響當某些礦料含石粉較多時，對配合比例的影響尤其明顯。集料中另一個可能的影響因素是細集料的含泥屑量。有些試驗室仍用水洗法小于0.075mm的含量來評定集料的泥屑量，這是不恰當的。在細集料中小于0.075mm的成分包括粘土、塵屑和石粉，用水洗法無法分別區別開來。因此在實際操作中細集料應進行砂當量試驗以真實地評價材料的質量。

（2）試件的拌制以前存在人工炒拌，一組試件集中拌和的作法，容易導致瀝青局部過熱，混合料拌和不均勻等情況，因此，應嚴格按規程操作，嚴禁人工炒拌，集中拌和，而且一次只能拌制一個試件。在擊實試驗中溫度達不到將影響試件的密度、試件的空隙率，而試件尚未冷卻就脫模，容易使試件受到損傷。

（3）對同一種瀝青混合料，不同的測試方法測得的試驗結果大不相同。成型的試件其密度的測試應針對不同性質的瀝青混合料而采用不同的測試方法。規范要求對吸水率不大于2%的瀝青混合料，包括Ⅰ型或較密實的Ⅱ型瀝青砼，抗滑表層混合料，SMA采用表干法測其毛體積相對密度，對幾乎不吸水的密實型瀝青混合料采用水中重法測表觀相對密度。對吸水率大于2%的瀝青砼或瀝青碎石采用蠟封法測其毛體積相對密度。因此，選擇合適的試驗方法是十分必要的。

1.4 試驗儀器設備的情況。

試驗儀器設備精度是影響試驗結果準確性的重要因素。在混合料配合比設計中，主要有稱量儀器、馬歇爾穩定度儀、試件養護用的恒溫水浴、烘箱等。其中馬歇爾試驗是混合料配合比設計中關鍵的試驗項目，數據的真實性十分重要。在實際試驗過程中，有時會遇到荷載變形曲線頂部平坦，即荷載增加很小，流值卻持續增大的情況。出現這種情況一是要仔細的檢查儀器是否符合規范允許的精度范圍，另外就是對試驗結果進行修正。如采用原點修正或取最大荷載98%處對應的變形值作為流值，但這種情況應在試驗報告中注明。馬歇爾試驗的變異性與試件的成型高度關系很大，所以制作時要嚴格控制成型試件的高度，對高度超出63.5mm±1.3mm范圍的應予以作廢。

2. 應對措施

影響混合料配合比設計的因素有原材料質量、試驗操作的規范、準確度，試驗儀器的精確度，以及試驗數據處理的合理性幾個方面。要將試驗誤差減小到最低限度，應做好以下幾個方面。

（1）控制原則：就地選擇、性能優良、質量穩定、經濟適用，原材料的質量控制應從材料源頭把關。

（2）應根據公路等級、路面結構類型及面層厚度，結合氣候條件，確定瀝青種類。要盡量選取高樹脂、少石蠟的石油道路瀝青，含臘量越大的瀝青，越容易產生裂縫。瀝青的感溫性是瀝青性能的核心指標，感溫性好的瀝青抗車轍能力強，感溫性差的瀝青抗裂縫能力強。另外，瀝青粘度也應適當，粘度高的瀝青強度高，高溫穩定性好，不易發生過大的永久變形，但低溫易開裂，同時由于粒料表層包裹的瀝青過厚，瀝青用量增大，熱穩定性降低。改性瀝青感溫性低、脆點低，抵抗車轍、推移及裂縫能力強。選用改性瀝青時要根據瀝青改性的目的和要求選擇改性劑。為提高永久變形能力，宜采用樹脂類、熱塑性橡膠類改性劑；為提高抗水損害能力，宜采用橡膠類改性劑和各類抗剝落劑；為提高抗疲勞開裂能力，宜采用橡膠類、熱塑性橡膠類或熱塑性樹脂類改性劑。

（3）加強試驗操作培訓，提高試驗人員的操作水平，嚴格按規程操作。對原材料要求進行平行試驗，試驗結果滿足平行性試驗、重復性試驗的精度要求。對馬歇爾試驗將誤差超過數據剔除，盡量減少試驗中的偶然誤差。

（4）確保試驗儀器設備的精度合格，示值誤差在規定允許范圍內。一方面加強試驗儀器設備的檢定、保養工作，另一方面要嚴格按規程操作，杜絕野蠻操作行為。

（5）做好目標配合比、生產配合比、配合比設計驗證三個步驟。如果說目標配合比是“理論的研究”，那么生產配合比和配合比驗證過程就是理論與實際的結合，它為全面推廣施工工作最后的準備。生產配合比階段的試驗過程基本同目標配合比一樣，包括原材料的測試，合成級配的計算，混合料試拌、成型、破型等。要注意的是這一步驟的配合比設計應結合拌和設備、生產實際綜合考慮，不斷調整，使生產出的混合料即達到規范允許的各項技術指標，又能滿足正常生產所需的供料能力。在生產配合比驗證階段，試驗人員應注意跟蹤檢測，一是目測現場攤鋪效果，二是及時取樣進行各項物理力學指標測試，并對試驗結果進行統計分析。

瀝青路面是整個路面工程的功能性作用的最后也是最重要的部分，是整個工程的精華部分，我們加強對瀝青砼原材料質量控制是提高瀝青混合料配合比設計的最好保障，做好一組配合比設計對提高瀝青路面質量是一個基本保證。今后將進一步總結經驗，逐步完善，減少瀝青混凝土路面的早期破壞，增加其使用壽命，發揮更大的經濟效益。

[文章編號]1619-2737（2017）07-18-614

[作者簡介] 李桂蘭（1975.10-），女，職稱：工程師，工作單位：江西高速公路投資集團南昌南管理中心養護應急管理所，1995年7月參加工作。畢業院校：中國人民解放軍理工大學，專業：建設監理及工程建設管理。

金學勤（1980.10-），男，漢族，職稱：工程師，工作單位：江西高速公路投資集團南昌南管理中心養護應急管理所，2004年7月參加工作。畢業院校：長沙理工大學，專業：公路工程管理。