杨刚
（茂名市公路工程质量监测站，广东茂名525000）
摘要：对于沥青混凝土路面来说，沥青混凝土配合比设计相当重要，配合比设计的成功与否直接关系到本路面项目的工程质量和经济效益，所以要对沥青混凝土配合比进行评价，防止不合理的沥青混凝土配合比应用于路面施工。本文将主要探讨路面沥青混凝土试验配合比的优化设计。
关键词：路面；沥青混凝土；配合比试验；设计
前言
沥青混凝土配合比设计是道路施工至关重要的环节，也是决定工程质量的主要因素。在组成沥青混凝土的原材料选定后，沥青混凝土的很多技术性能在很大程度上取决于其配合比。由于沥青混凝土的组成材料比例不同，形成的组成结构也不相同。如在其他材料的比例确定的情况下，当沥青混凝土中矿粉掺量过低时，矿粉与沥青相互作用的比表面积减少，则会导致混凝土强度与稳定性降低；当沥青混凝土中矿粉掺量过多时，会严重影响沥青混凝土的和易性，更严重的是会降低沥青混凝土的高温稳定性。
1沥青混凝土配合比
1.1选材原则
由于组成沥青混凝土的原材料并不十分复杂，主要有：不同规格的粗集料、细集料、填充料（矿粉）、胶结料（沥青）。所以对原材料的选择原则选择应近原则，在施工当地对符合施工的原材料就地取材，这样具有很好的经济性。
1.2沥青的选择
对于沥青混凝土的主要组成材料沥青的选择，不仅要符合施工的相关标准，还要兼顾施工的环境，因为沥青混合料质量的好坏主要取决于沥青的质量，再者，温度对于沥青的影响较大，所以选择沥青标号就要适应施工当地的气候条件，兼顾到沥青混凝土冬季的抗裂性和夏季的可塑变能力。
1.3粗集料的选择
粗集料采用洁净、干燥、无风化、无杂质，具有足够的强度、耐磨耗性。粗集料的质量符合JTGF40-2004“沥青混合料用粗集料质量技术要求”的规定。本工程上面层采用统一供应的玄武岩集料。中、下面层采用石灰岩，要求必须使用锤击式或锥式破碎机加工的碎石，不得使用鄂式破碎机加工的碎石。
1.4细集料的选择
细集料一般是指天然砂、人工砂、石屑等，在沥青混合料中增加颗粒间嵌锁作用，减少粗集料间的孔隙，从而增加混合料的稳定性。本工程细集料采用石灰岩类石屑，要求石料生产过程中必须具有两级抽吸除尘设备，控制细集料中粉尘含量在3%内，质量符合JTGF40-2004“沥青混合料用细集料质量要求”的规定。
1.5填料的选择
填料采用石灰岩石料经磨细得到的矿粉，严禁使用回收粉代替矿粉。矿粉要求干燥、洁净，含水量不得大于1%，严格控制0.075mm以下含量，其允许偏差为±1%。矿粉质量应符合“沥青混合料用矿粉质量要求”的规定。
2路面沥青混凝土配合比设计级配范围的确定
选择合适的沥青混合料级配类型是确保沥青凝土路面面层质量的前提。密级配沥青混合料是设计级配应根据公路等级、工程性质、气候条件、交通条件、材料品种等因素，通过对条件大体相当的工程使用情况进行调查研究后调整确定。夏季温度高、高温持续时间长，重载交通多的路段，宜选用粗型密级配沥青混合料（AC-C 型），并取得较高的设计空隙率。对冬季温度低、且低温持续时问长的地区，或者重载交通较少的路段，宜选用细型密级配沥青混合料（AC-F型），并取较低的设计空隙率。沥青混凝土面层集料的最大粒径宜从上层至下层逐渐增大。上层宜使用中粒式及细粒式，且上面层沥青混合料集料的最大粒径不宜超过层厚1/2，中、下面层集料的最大粒径不宜超过层厚的2/3。采用双层或三层式结构的沥青混凝土面层中应有一层及一层以上是Ⅰ型密级配沥青混凝土混合料，以防水下渗。若上面层采用Ⅱ型沥青混凝土，中面层应采用Ⅰ型沥青混凝土，AM型开级配沥青碎石不宜作面层，仅可做联结层。为进一步确定配合比的级配指数和矿粉含量，在上述矿料配合比研究的基础上设计沥青混凝土配合比，制备成标准马歇尔沥青混凝土试件，研究不同混凝土配合比的孔隙率。马歇尔沥青混凝土试件尺寸为Ф101.6min×63.5mm（直径为101.6mm，高为63.5mm），试件两面各击35次。矿料级配参数包括最大骨料粒径Dmax，级配指数r或粗细骨料率和矿粉含量F。根据最大密级配理论和富勒级配曲线，如下式所示：
Pi =F+（100-F）（di rp-dfr）/（Dmax r-df r）
式中 P i—筛孔尺寸为d i时的通过率 ，% ；F—粒径小于0.075mm 的矿粉含量，%。Dmax—骨料最大粒径，mm；di—某一筛孔尺寸，mm；df—矿粉最大粒径，0.075mm；r—级配指数。
3路面沥青混凝土试验配合比的影响因素
沥青混凝土配合设计主要的影响因子会出现在原料、配比、拌合、夯压试体，这四个部份，下列列出各部份会影响最后结果之因子项目：
3.1原料（沥青+粒料）
（1）粒料的比重吸水率：影响沥青混合料孔隙含量。（2）粒料的健度：研判粒料抗风化作用能力。（3）含砂当量：测定细级级配或土壤中之粘土相对含量。（4）磨损率：测定抗磨损率。（5）破碎颗粒含量：影响沥青混合料间之镶嵌强度。（6）扁率：影响滚压后颗粒间发生连锁作用和稳定性。（7）沥青胶泥的针入度：影响沥青材料的软硬度及稠度并决定沥青路面稳定度之一大因素。（8）沥青胶泥的粘滞度：其动粘滞度会决定拌合温度及夯打温度。
3.2配比
（1）经济考量：不可过度由经济考量去调整料号百分比使级配曲线异常曲折。（2）粒料级配控制范围曲线图：要落入规范内，且尽量圆滑。（3）工作拌合公式：影响沥青混凝土试体之组成，不可参考他人配比。（4）筛分析：分析粒料的特性，其粒径的分布并决定百分比的组合。
3.3拌合
（1）计算添加含油量的计算方式-不可使用混合各筛号粒料未加温至特定温度后之重量，再添加其含油量，亦或者使用错误认知的数学公式。（2）拌合温度的决定-影响沥青胶泥是否充分拌合的温度范围。（3）拌合过程温度-拌合时的温度是否达到规范所需求的温度范围，使沥青胶泥有适当的附着能力。（4）充分拌合-影响日后沥青混凝土试体，是否有渗油现象。当然还有很多的影响因子会出现在各仪器的操作上，所以排除操作问题，沥青混凝土配比的各项实验都需仔细确实，降低其影响，这就是其实验的困难及现在沥青混凝土的施工品质不如预期的重要原因。
4路面沥青混凝土配合比设计试验思路
碾压式沥青混凝土配合比设计的内容是确定粗骨料、细骨料、填料和沥青材料相互配合的最佳组成比例， 使之既能满足沥青混凝土工程技术要求，又能符合经济的原则。日前国内外沥青混凝土配合比设计多采用矿料级配和沥青用量（按矿料总重的百分数即油石比计）两个参数。矿料级配是指粗骨料、细骨料、填料按适当比例配合，使其具有最小的空隙率和最大的摩擦力的合成级配，矿料级配可用最大粒径、粗细骨料的比例、填料用量3个参数来表征。目前常用的级配理论主要有最大密度曲线理论和粒子干涉理论。在下坂地心墙沥青混凝土配合比设计中，采用最大密度曲线理论进行矿料级配的计算。最大密度曲线是通过试验提出的一种理想曲线，这种理论认为，固体颗粒按粒度大小有规则地组合排列，粗细搭配，可以得到密度最大，空隙最小的混合料；并提出矿料的混合级配曲线愈接近于抛物线，则密度愈大。最大密度曲线理论提出应用于实际工程中的矿料级配计算式见下式所示：
式中，Pi—筛孔尺寸为 di时的通过率，%；P0.075—填料用量，%；n—矿料级配指数 di—某一筛孔尺寸，mm；D—矿料最大粒径，mm。
根据设计推荐的沥青混凝土配合比主要参数，考虑到施工过程中配合比允许的误差，即沥青用量±0.3%、填料用量±1%，在保持矿料最大粒径和级配指数不变的情况下，采用沥青用量波动±0.3%、填料用量波动±1%的方式对设计配合比进行复核，以验证其合理性。经组合复核配合比共12个。选用矿料级配指数为0.36，填料用量为12%、12%、14%进行矿料级配计算。
5最佳路面沥青混凝土试验配合比的确定
矿料合成级配和填料用量选定后，沥青用量成为影响沥青混凝土性质的唯一因素。最佳沥青用量的选定，除了考虑使沥青混凝土达到最优性能指标外，还必须考虑混合料的和易性和施工性，即指沥青混合料应有良好的流动性，良好的粘结性而不分散。
从试验成果可以看出， 在相同矿料级配指数和相同填料用量的情况下，沥青混凝土稳定度随沥青用量的增加而降低，沥青混凝土的流值随沥青用量的增加而增加，且其测值均满足设计要求。而沥青混凝土孔隙率随沥青用量增加的变化规律呈现了如下特点：即在某一填料用量下，存在某一沥青用量，使沥青混凝土孔隙率达到最低。此情况下的沥青用量为此配合比下满足沥青混凝土孔隙率最小时的最佳沥青用量。综合考虑沥青混凝土的压实性能、力学及变形性能和沥青混合料的和易性，选定各填料用量情况下的最佳沥青用量参数见表1所示。
表1各填料用量情况下的最佳沥青用量参数表
6结语
综上所述，在沥青路面施工过程中，质量的控制和检查是保证质量最重要的一环。对施工质量的好坏影响很大，路面沥青混凝土配合比的确定都应按有关施工技术规范的规定，在施工中坚决贯彻执行，这对于保证沥青路面施工质量是非常重要的。
参考文献：
[1]慈军．沥青混凝土配合比设计后矿料级配调整分析[J]．人民长江，2014（11）
[2]张素兰．浅谈沥青混凝土拌和设备的安装与保养[J]．黑龙江交通科技，2009（02）
论文作者:杨刚
论文发表刊物:《建筑建材装饰》2015年9月上
论文发表时间:2016/8/31
标签：沥青论文; 混凝土论文; 用量论文; 填料论文; 粒径论文; 面层论文; 骨料论文; 《建筑建材装饰》2015年9月上论文;