瀝青混合料配合比組成設計對路面施工質量的影響分析

佘文、王瑤

（貴州宏信創達工程檢測咨詢有限公司，貴州 貴陽 550014）

0 引言

在瀝青路面施工過程中，為了保證施工質量，施工單位應對其配合比設計進行控制，確保符合施工要求。在此過程中，施工單位應從原材料質量控制、配合比設計以及拌和工藝等方面出發，對瀝青路面質量進行控制，在保證瀝青路面施工質量的前提下，進一步延長其使用壽命。

1 瀝青混合料的主要指標

在瀝青混合料配合比設計過程中，施工單位應先對瀝青混合料的各項性能指標進行分析，當前常見的指標主要有耐久性、高溫穩定性、低溫抗裂性等方面。在瀝青路面施工中，若各方面性能良好，不但有效減少瀝青路面的早期病害，還能延長瀝青路面的使用壽命。當性能較差時，瀝青路面會出現離析、坑槽以及車轍等早期病害，降低道路的使用舒適度和安全性，還會影響使用壽命，因此，施工單位應對瀝青混合料的各指標進行控制。

1.1 耐久性

在瀝青混合料施工時，其耐久性受多種因素的影響，其中最主要的影響因素為瀝青混合料的空隙率。通常情況下，空隙率主要受壓實程度、瀝青材料用量以及礦料級配等因素的影響，因此，施工單位應從多個方面出發，對空隙率進行控制，從而達到提高瀝青混合料耐久性的目的。

1.2 高溫穩定性

在高溫穩定性檢測過程中，施工單位可以借助車轍試驗、馬歇爾流值、穩定度對高溫穩定性進行驗證。在高溫穩定性控制過程中，施工單位應合理選擇瀝青和集料。選擇瀝青應保證黏度符合要求，提高集料和瀝青的黏附性。與此同時，在對集料進行選擇時，應對其級配進行控制，所選集料應具有形狀接近立方體、表面粗糙以及棱角豐富等優勢，使各集料顆粒之間形成穩定的嵌擠結構，使瀝青混合料高溫穩定性進一步提高。

1.3 滲水性

通常情況下，當瀝青混合料存在滲水量較大的問題時，說明該混合料耐久性和水穩定性較差、不密實以及空隙率較大。此時，施工單位應對瀝青用量以及級配進行調整，必要時應重新對配合比進行設計。

1.4 水穩定性

在對瀝青混合料的水穩定性進行分析時，施工單位一方面可以通過石料和瀝青之間的黏附性指標進行評價，另一方面可以借助凍融劈裂試驗和浸水馬歇爾試驗進行評價。若水穩定性不符合要求，施工單位可以增加抗剝落劑、水泥或消石灰的用量，或使用改性瀝青代替普通瀝青。

1.5 低溫抗裂性

施工單位可借助低溫彎曲試驗對瀝青混合料的低溫抗裂性進行分析，一般情況下，在加載速率為50mm/min，溫度為-10℃的條件下進行試驗。

2 瀝青混合料原材料質量控制

在瀝青混合料配合比設計過程中，原材料質量將會直接影響混合料的質量。因此，施工單位應對礦粉、集料以及瀝青等原材料的質量進行控制，以設計和規范要求為依據，對原材料的各指標和性能進行檢測，保證其符合要求，主要做法如下：

其一，在瀝青入場時，施工單位應對瀝青的出廠試驗報告以及產品合格證進行檢查，并以設計和規范要求為依據，對瀝青的軟化點、延度以及針入度進行檢測，確保其滿足規范要求。SBS 改性瀝青主要指標要求見表1。對于不同廠家、不同批次以及不同標號的瀝青，施工單位應分開存儲，且應對其進行遮擋處理，防止淋濕。

表1 SBS 改性瀝青主要指標要求

其二，在選擇粗集料時，應保證無雜質、無風化、干燥、潔凈，且應對其耐磨性以及強度進行檢測。與此同時，施工單位還應篩選粗集料的顆粒形狀，通常選擇棱角分明的粗集料。儲存粗集料時，不同規格的粗集料應分開堆放，且應將標志牌擺放在相應的位置。

其三，在選擇細集料時，應保證細集料無雜質、無風化、干燥、潔凈，且應對各批細集料的顆粒級配進行控制，保證級配符合要求。細集料指標要求見表2。

表2 細集料指標要求

其四，在瀝青路面施工時，填料為礦粉。礦粉的原材料多為巖漿巖或石灰巖石料，所選擇的礦粉應沒有團塊或雜質，且保證礦粉在儲存過程中的干燥度，防止因吸水導致礦粉出現結塊的問題[1]。

3 瀝青混合料配合比設計

3.1 目標配合比

3.1.1 確定各礦料比例

在設計瀝青混合料配合比時，不同材料比例所組成的結構也各不相同，進而會使瀝青混合料的性能出現較大的差異。因此，為了提高瀝青混合料的性能，保證瀝青路面的施工質量，施工單位對瀝青混合料各原材料檢測完成后，應以設計文件為依據，確定各礦料的比例。在此過程中，施工單位應借助計算機進行計算，并對其比例進行調整，得到最佳比例。

3.1.2 確定最佳油石比

在制備瀝青混合料時，瀝青通常存在兩種狀態，即“自由瀝青”和“結構瀝青”。在瀝青混合料中，多余的瀝青即被稱為“自由瀝青”，當該種瀝青含量增加，會導致瀝青混合料的黏結力受到影響。在礦料比例確定后，在礦料表面形成擴散結構膜，膜內包裹的瀝青稱為“結構瀝青”，保證瀝青混合料的強度。當瀝青用量過少時，會導致瀝青混合料出現易磨損、抗水性較差以及脆硬等問題；當瀝青用量過多時，會使瀝青混合料的黏結力降低。因此，施工單位應對瀝青混合料的最佳油石比進行確定，達到控制瀝青含量的目的。

在確定最佳油石比時，施工單位應借助馬歇爾試驗進行驗證。在馬歇爾試驗過程中，檢測人員應以以往的施工經驗為依據，確定最佳瀝青用量，并以該值為中值，以0.3%～0.5% 為間隔，選擇5 種瀝青用量，制成相應的試件對其實施馬歇爾試驗，得到各組試件的流值、穩定度、殘留穩定度、飽和度、密度空隙率等指標，并繪制性能和瀝青用量之間的關系圖。施工人員應以關系曲線為依據，確定最佳油石比，達到控制瀝青用量的目的。

3.1.3 確定粉膠比

在制備瀝青混合料的過程中，由于礦粉比表面積相對較大，且其為堿性，因此，將礦粉加入瀝青混合料，不但可以使礦粉比表面積進一步增加，還會使瀝青和礦粉的化學吸附和物理吸附能力進一步增加。與此同時，通過合理應用礦粉，還可以增加瀝青混合料中的“結構瀝青”，降低“自由瀝青”的含量，使瀝青混合料的黏結力進一步提高，達到提高瀝青混合料高溫穩定性和抗剪強度的目的。但是當礦粉摻量過多時，若膠漿量較少，會使瀝青混合料黏結性降低，嚴重的還會使瀝青混合料出現結團問題，進而導致瀝青路面質量受到影響。因此，施工單位應對瀝青混合料的粉膠比（礦粉和瀝青的比例）進行控制。在此過程中，施工單位應對不同粉膠比條件下的瀝青混合料的低溫性能以及高溫穩定性進行檢測。根據檢測結果可知，在粉膠比增加的過程中，瀝青混合料的低溫抗裂性能會隨之降低，而高溫穩定性會增加。當粉膠比大于1.0 時，其低溫抗裂性能下降速度加快；當粉膠比為0.6～0.8 時，其高溫穩定性增加速度加快。因此，選擇粉膠比時，應綜合考慮高溫穩定性和低溫抗裂性，以工程實際為依據，選擇最佳粉膠比。

3.1.4 確定空隙率

在設計瀝青混合料配合比時，其空隙率與高溫穩定性息息相關。當瀝青混合料空隙率過大時，在溫度升高過程中，瀝青有足夠的空間膨脹，其內阻摩力變化較小。但是，由于其嵌鎖力較小，瀝青混合料在外力作用下會被擠密，導致瀝青混合料的高溫穩定性受到影響；當瀝青混合料空隙率過小時，在溫度升高過程中，膨脹后的瀝青會擠開混合料顆粒，使其嵌鎖結構受到影響，進而使其高溫穩定性降低。因此，為了控制瀝青混合料的高溫穩定性，施工單位應選擇最佳空隙率，不但保證混合料顆粒之間的嵌鎖作用，防止其在高溫條件下出現擠密變形問題，還應為瀝青膨脹預留足夠的空間，防止瀝青混合料出現滑移變形問題。根據以往的經驗可知，密級配瀝青混合料的空隙率應小于8%，且大于3%。

3.2 生產配合比

目標配合比設計完成后，通常不能直接應用于生產中。施工單位應以拌和樓以及現場實際情況為基礎，對目標配合比進行調整，確定生產配合比。在此過程中，施工單位應對拌和現場的原材料進行試驗和復核，確保其與目標配合比設計過程中的原材料一致。隨后，施工單位應調整冷料倉的流量，并繪制礦料的運輸速度以及電機轉速之間的關系曲線，以曲線為依據，控制電機轉速。與此同時，施工單位還應對熱料倉中的礦料實施計算、取樣、篩分等，并根據目標配合比對熱料倉礦料的配合比進行調整。在此過程中，施工單位應對冷料倉的進料比例進行調整，確保供料的平衡性。最后，施工單位應對生產配合比進行檢驗，確保其性能指標符合設計和規范要求[2]。

3.3 驗證生產配合比

施工單位應以生產配合比為基礎，制備瀝青混合料試件，并對其低溫抗裂性、高溫穩定性、水穩定性等性能進行檢測，確保各項性能符合規范和設計要求后，才能應用到生產中。

3.4 瀝青混合料拌和工藝

在設計瀝青混合料配合比時，其拌和過程主要在試驗室。為了保證拌和場的拌和質量，施工單位應對拌和工藝進行控制。當前常見的拌和方式主要包含連續式拌和與間歇式拌和兩種形式。在等級較高的道路施工時，需使用間歇式拌和機。在使用連續式拌和機時，所使用的集料質量、料源以及進料口應一致。由于當前道路施工中，集料用量較大，且工期要求較高，通常需選擇多個料源供料，集料質量不穩定。因此，連續式拌和機應用較少。除此之外，在瀝青混合料拌和施工時，施工單位還應做到如下幾點。

3.4.1 控制拌和溫度

在瀝青混合料拌和施工之前，施工單位應對集料和瀝青進行加熱處理。通常情況下，普通瀝青混合料的瀝青溫度應為155～165℃；使用連續式拌和機時，相較于瀝青溫度，集料溫度應高5～10℃；使用間歇式拌和機時，相較于瀝青溫度，集料溫度應高10～30℃。當原材料加熱溫度過高時，導致瀝青出現老化問題，不但會影響集料和瀝青之間的黏結力，還會影響瀝青路面的使用壽命；當原材料加熱溫度過低時，會影響拌和的均勻性，產生花白料。與此同時，施工單位還應控制瀝青混合料拌和過程的溫度以及出料溫度。

3.4.2 控制拌和時間

在生產瀝青混合料時，拌和時間會對瀝青混合料性能產生較大的影響。當拌和時間過長時，可能使集料發生二次破碎，導致瀝青出現老化等問題，影響黏性；當拌和時間過短時，會出現花白料、混合不均勻等問題，導致瀝青混合料的水穩定性受到影響。因此，施工單位應對瀝青混合料的拌和時間進行控制，在此過程中，施工單位應以試拌情況為依據，確保瀝青均勻覆裹集料。拌和時間分為濕拌時間和干拌時間。通常情況下，使用間歇式拌和機對普通瀝青混合料進行拌和時，拌和時間應超過45s，且干拌時間應為5～10s。在生產SMA 混合料和改性瀝青混合料時，應延長拌和時間，通常應不低于55s，其中干拌時間為5～10s。與此同時，當瀝青混合料中存在纖維時，應延長5～10s，且應在集料和纖維拌和均勻后，再將礦粉加入。

4 結語

綜上所述，在瀝青路面施工過程中，瀝青混合料的配合比會對其低溫抗裂性、水穩定性、高溫穩定性、滲水性以及耐久性等性能產生較大的影響。因此，施工單位應對瀝青混合料配合比進行控制。在此過程中，施工單位應合理選擇瀝青混合料的原材料，并嚴格遵循配合比的設計步驟。隨后，施工單位還應控制瀝青混合料的拌和過程，保證其整體質量，從而達到提高瀝青路面施工質量的目的。