沥青砼配合比设计郑清武

1、浅谈沥青混合料配合比设计混凝土配合比设计是系统性的工作，应满足以下四项基本要求：.满足施工规定所需的和易性（工作性）要求；2.满足设计的强度 （功能性）要求；3.满足与使用环境相适应的耐久性要求；4.满足业主或施工单位渴望的经济性要求。沥青混凝土配合比设计影响 因素多，各因素受试验条件影响大，反响灵敏、活动空间小，找到兼 顾各项因素的平衡点不容易，对原材料质量与试验条件要求相对较 高。以下从五个方面谈谈沥青混合料配合比设计相关事项：第一局部 沥青混合料配合比设计三阶段沥青混合料配合比设计分为三个阶段，即目标配合比设计、生产 配合比设计和生产配合比验证三个阶段。第一阶段一目标配比设计阶段此阶段目

2、的是：确定已有矿料的配合比，并通过试验确定最正确沥 青用量，通过路用性能检验确定其路用性能指标是否合适（从某种意 义上讲，此阶段主要解决工作性、功能性、耐久性问题）。目标配合比设计是混合料组成设计的基础性工作，包括原材料试 验、矿料组成设计试验和马歇尔试验等，具体设计步躲如下：（1）混合料类型与级配范围确实定（按设计图纸要求）（2）原材料的选择与确定（按设计图纸要求）（3）矿料级配选用（通过试验，选配符合设计要求之级配）（4）进行马歇尔试验（确定马歇尔稳定度与流值等指标）木质素纤维技术要求工程单位指标试验方法纤维长度，不大于mm6水溶液用显微镜观测灰分含量%185高温590匕600匕燃烧后测定

3、残留物PH值水溶液用PH试纸或PH计测定吸油率，不小于纤维质量的5倍用煤油浸泡后放在筛上经振敲后称呈含水率（以质量计），不大于%5105（烘箱烘2h后的冷却称鼻2. 2矿料混合料合成级配确实定2. 2. 1确定合成级配时应在工程级配范围内计算几组粗 细不同的配合比，优选3组绘制设计级配曲线，并分别位于工程级 配范围的上方、中值附近及下方。合成级配曲线不得有太多的锯齿交 错，并在0. 3mm0. 6mm范围内不得出现“驼峰”，经反复调整假设还 不见效，那么应重新选料，更换原材料。对上述优选的3组级配每组初选35种沥青用 量，在规定的温度下拌和并成型马歇尔试件；也可以根据工程所在地 的成功实践经验

4、初选35种沥青用量，在规定的温度下拌和并成型 马歇尔试件，测定矿料间隙率VMA,选择1组满足或接近设计级配要 求的级配作为设计级配。2.3最正确沥青用量确实定在确定最正确沥青用量时，新规范比老规范多了一10 个参数（有效沥青饱和度中值的对应值），其确定方法基本相同。即 在马歇尔试验曲线上求取相对密度的最大值a1、稳定度最大值a2、 目标空隙率（或中值）a3和有效沥青饱和度的中值a4的沥青用量 之和的平均值作为0AC1,即0AC1= Ca1+a2 + a3 + a4） /4。假设选择 的沥青用量范围未能涵盖沥青饱和度的要求范围那么0AC1按前面三个 沥青用量的平均值作为0AC1,即0AC1= （

5、a1+a2 + a3） /3 （与原规 范相同）。假设选择的沥青用量范围，密度或稳定度没有出现峰值时， 可直接以目标孔隙率所对应沥青用量a3作为0AC1,但0AC1必须介 于OACmixOACmax之间，否那么应重新设计。经试件检测各项指标均 符合技术标准（不含VMA）中的沥青用量范围（OACmixOACmax）中 的中值作为0AC2,即0AC2= （OACmix + OACmax） /2。一般情况下， 取OAC1和0AC2的中值作为计算的最正确沥青用量OAC,即OAC=（OAC1 + 0AC2） /2o根据实践经验和具体情况，调整并确定最正确沥青用 日X1）调查当地各项条件相近的工程的沥青用

6、量和使用 效果，论证设计沥青用量的适宜性。假设相差较大，应查明原因，必要 时需重新设计。2）对炎热地区的公路及高速公路、一级公路的重载交 通路段，山区公路的长大坡度路段，有可能产生车辙时，可在空隙率 符合要求的范围内将计算的最正确沥青用量减小0. 10. 5%作为设计沥 青用量。但必须采用增大压实功率，采用重型轮胎压路机和振动压路11 机组合等方式使路面的空隙率到达未减少最正确沥青用量的水平，且保 证渗水系数符合要求，针对鄂南地区，沥青用量宁低勿高（主要考量 抗车辙）。3）对寒区公路等交通量很小的公路，最正确沥青用量可以 在OAC的基础上增加0. 10. 3%来适当减小设计空隙率但不得降低 压

7、实度要求。4沥青混合料配合比设计检验沥青混合料各种配合比设计方案都是以体积指标为主。即使各项体积指标均符合要求，也仅说明配合比设计的合理性， 并不是最优设计结果。一个好的配合比设计，还必须进行一系列的性 能检验，如：高温稳定性（湖北地区）、低温抗裂性、水稳定性等检 验，假设均满足要求，还需经过实践的检验，即施工中可操作性强，变 异性小，容易压实，耐久性好等，才能证明配合比设计的使用性能的 可靠性。因此，在沥青混合料配合比设计中只有体积设计与性能设计 的良好结合才是一个优化的配合比设计。12第三局部 影响配合比试验的几个因素配合比设计的目的是确定一个比拟适合的级配曲 线和最正确沥青用量，用来指导

8、施工。马歇尔试验中的稳定度、流值、 空隙率只是一个替代指标，受多种因素的影响。为了保证施工和配合 比设计的一致性，确保设计的配合比试验能够指导施工，在试验中， 应该考虑以下因素的影响。1集料取样的代表性从料堆上取样应具有代表性，各种集料应在料堆的 不同部位屡次取样，充分拌和均匀，缩分至规定数量进行筛分，这样 调整的级配才能真正代表实际合成级配。马歇尔试件的一致性在马歇尔试验中，除了保证各组沥青用量中每个试 件的骨料组成一致性外，还应使每个试件在成型、破坏过程中，尽量 做到操作方法和试验时间保持一致。使最后的试验结果只反映沥青用 量的变化而引起的变化，排除其它因素对最终结果的影响。在试验过 程中

9、，应采用机械化、规范化的试验方法和仪器，如拌和、击实、马 歇尔试验，尽量防止手工操作，减少人为误差。马歇尔的试验温度（重要）对于马歇尔试验来说，如果不考虑级配和用油量， 试验温度是影响空隙率的一个主要原因。温度不同，沥青的粘度不同，13击实效果就不同，试件的空隙率也就不同。试验中，经常用温度计测 量沥青混合料的温度，是保持各个试件温度一致的基础。混合料装模 时宜用校对后的激光温度计测量温度。原因是插入式温度计的灵敏度 较低，升降温速度慢，测量时间长，而试模本身的体积又小，容易产 生外表与里面温度不均匀的现象，对试验结果影响较大。第四局部沥青混合料配合比设计的几条考前须知针对沥青配合比设计，汇总

10、如下几条考前须知：1原材料的质量控制：原材料的质量是整个沥青混合料质量控 制的关键，它对沥青混合料质量起着至关重要的作用，直接影响到沥 青混合料的各项性能指标。在选择材料时需特别注意原材料级配的变 异性、颗粒形状（针片状含量）、特别是0.075mm颗粒含量的大小等。4. 2振动筛的选定：生产配合比的一个重要环节就是热料仓各矿料 组成比例的算定，矿料的粒径主要由振动筛的筛孔尺寸来保证。振动 筛要筛出符合规格的碎石粒径受到振动筛类型、筛面面积、安装角度 和其它条件限制等，一般情况下振动筛筛孔尺寸可选用比标准筛筛孔 大一级的尺寸。（详见对应关系表一下表）振动筛的等效筛孔建议表（方孔筛单位：mm）标准

11、筛筛孔2. 364. 759.513. 2161926.531.537.553振动筛筛孔361115.51822303541604.3拌和楼的标定：拌合楼的标定可以分为动态、静态标定。动态 是按照控制的数量分别加料，之后秆重，观察控制台显示的与实际称 量的数值是否一致。而静态标定那么是请有资质的检测单位来标定控制14 台的程序，仪器检定站或计量所对拌和楼的标定往往是静态的标定， 而忽略了动态标定，所以我们要经常对拌和楼进行动态标定，主要标 定其温控与计量称重系统的准确性。4. 4在进行配合比设计过程中，要具体问题具体分析，不可死搬 硬套规范规定，特别重视关键筛孔的控制。在不脱离规范与设计文件

12、的情况下，根据不同材料，灵活机动地进行配合比设计。同时，要和 施工生产的实际情况相结合，不能脱离现有的技术条件；同时要严格 施工过程管理，使混合料的生产配合比始终控制在设计的最正确状态。4.5在生产配合比设计阶段，严格控制冷料仓和热料仓的配比， 当材料发生变化时，要及时调整配合比，要改变以往只对混合料设计 采用目标配合比而不进行生产配合比和验证做法，其实，生产配合比 与验证才是关键的环节。第五局部沥青混合料配合比设计应用实例表干法沥青混合料密度试验视频网站土地址：. b iIi b iIi. com/v i deo/BV1HJ411r7eE?t=17. 5与配合比设计相关密切的几个参数：马歇尔

13、试件的吸水率与试件的毛体积相对密度.吸水率 Sa=（mf-ma） / （mf-mw） *100 毛体积相对密度、f=ma/ （mf- mw）式中：Sa-试件的吸水率（）mf-试件的表干质量（g）ma一干燥试件在空中质量（g） mw-试件的水中质量（g）空隙率、矿料间隙率VMA和有效沥青饱和度VFA,均取1位小数.VV=(1-yf/Y t)*10015VMA二(1 -0. 01 Ps* Y f / Y sb) *100VFA二(VMA-VV)/VMA*100式中：VV-空隙率() VMA一矿料间隙率() VFA沥青饱和度()Ps各种矿料占沥青混合料总质量的百分率之和()Ps=100-Pb(油石比

14、)丫干-毛体积相对密度，无量纲Yt-理论最大相对密度(按4. 4的方法计算或实测得到)，无量纲Y sb-矿料的合成毛体积相对密度，无量纲5. 3矿料的有效相对密度Y se与矿料的合成毛体积相对密度Y sb、矿 料的合成表观相对密度Y sa,均取3位小数.合成毛体积相对密度Y sbY sb=100/ (P1/y1+P2/Y 2+. . . +Pn/y n)合成表观相对密度Y saY sa=100/ (P1/ y 1+P2/ y 2+. . +Pn/ y n)矿料的有效相对密度Y se对于非改性沥青混合料:y se= (100-Pb) / (100/ y t-Pb/ y b)对于改性沥青混合料：Y

15、 se = C* y sa+ (1-C) * y sb, C=0. 033Wx-0. 2936Wx+0. 9339,Wx=(1/Y sb-1/Y sa)*100P1,P2.Pn各种矿料占矿料总质量的百分率(),其和为100;Y 1, Y 2, 丫口一各种矿料的相对密度，粗集料按T0304方法测定； 机制砂及石屑可按T0330方法测定，也可以用筛出的2. 364. 75 局部按T0304方法测定的毛体积相对密度代替；矿粉(含消石灰、16水泥）采用表观相对密度，无量纲；Y 1, Y2, Yn各种矿料的表观相对密度，无量纲Pb沥青用量（） Yb25C时沥青的相对密度，无量纲Yt-理论最大相对密度（按

16、5. 4的方法计算或实测得到），无量纲5. 4确定沥青混合料的理论最大相对密度，取3位小数.4. 1对非改性普通沥青混合料采用真空法实测；4. 2对改性沥青或SMA,用下式计算Y t= （1 OO+Pa） / （100/ y se+Pa/ Y b）或Y t= （100+Pa+Px） / （100/ y se+Pa/ y b+Px/ y x）式中：Y t-计算沥青混合料对应油石比的理论最大相对密度Pa油石比（） Yb25C时沥青的相对密度Y se一矿料的有效相对密度 Px纤维用量（占矿料的百分比）Y x25C时纤维的相对密度（相对密度均无量纲）综上所述，沥青混合料配合比设计，实质上就是通 过控制

17、冷料仓的比例与上料速度，不断调整冷料供应速度，以求到达 热料仓的矿料平衡，尽量减少逸料，以确定各种材料的精确用量；再 通过施工检验，判断配合比设计的合理性及工艺的可靠性。经多年实 践证明：三个阶段配合比设计是有效的，也是完整的，对任何一个阶 段都不能忽视或偏重。沥青混合料配合比设计中诸多参数互相影响， 多方面考量沥青混合料配合比设计中考前须知和影响因素，最终是为 了找到一个平衡点，使材料、路用性能各方面都满意，马歇尔多项指 标尽量到达一个合适的值，得出一个标准配合比。沥青混合料配合比17设计是否合理，关键要看现场施工效果，由现场实践验证。5以改性AC-13C为例讲述一个工程案例18（5）最正确

18、沥青用量确定（通过EXCEL电算法选定合适的沥青用量） （6）路用性能检验（主要是高温稳定性-抗车辙 水稳性 低温抗裂性, 确定是否满足路用性能）第二阶段一生产配比设计阶段（此阶段相对重要，直接联系到 生产效能）此阶段目的是：确定各热料仓矿料进入拌和室的比例.并检验确 定最正确沥青用量；（从某种意义上讲，此阶段主要解决工作性、功能 性、经济性问题）生产配合比调整要结合拌和楼进行，目前生产中使用的拌和楼有 两种类型，一类是连续式拌和楼（目前基本不用）；另一类是间歇式 拌和楼，要对集料进行加热、筛分，而后在各热料仓称重、试配，试 配的比例，就是生产配合比。由于各热料仓矿料的配合比例，与目标 配合比

19、各矿料的配合比例会有所不同，就需要通过试验确定各热料仓 矿料的配合比例，现场称二次级配。生产配合比调整的目的是在目标 配合比的基础上，对间歇式拌和楼那么还要确定出各热料仓矿料的配合 比例。具体设计步骤：（1）冷料仓流量的调整（供料平衡，提高生产效能）（2）确定各热料仓矿料配合比例（对于改性沥青混合料，并确定各 热料仓矿料相对密度等指标，为计算合成有效密度用）（3）确定沥青用量（在湖北地区，一般取最正确沥青用量的下限-0. 3%）.第三阶段一生产配比验证阶段此阶段目的是：为随后的正式生产提供经验和数据。（从某种意 义上讲，此阶段主要解决工作性、功能性、经济性问题）目标配合比是在试验室完成的，而生

20、产配合比启动了拌和楼，但 没有正式拌料，生产标准配合比设计阶段需要正式拌料（联机运行）， 并铺筑试验路段，并取样进行马歇尔试验，同时从路上钻取芯样，由 马歇尔试验测定相关参数，分析原因并适应调整生产配合比，将生产 配合比确定下来，作为生产控制和质量检验的依据，此配合比称为生 产标准配合比。生产标准配合比是主要解决两方面的问题：确定拌和 温度和进行混合料材料性能分析。而生产配比验证阶段主要解决前后 场人员机械等各资源配置的合理性，并确定各工艺参数，为正式生产 提供经验和数据。第二局部 沥青混合料配合比设计中考前须知2. 1沥青与矿料材质的选定2. 1. 1沥青的选定基质沥青的分类沥青材料是由一些

21、极其复杂的高分子碳氢化合物和这些碳氢化 合物的非金属（氧、硫、氮）衍生物所组成的黑色或黑褐色的固体、 半固体或液体的混合物，憎水性材料，结构致密，几乎完全不溶于水、 不吸水，具有良好的防水性，因此广泛用于土木工程的防水、防潮和 防渗；沥青属于有机胶凝材料，与砂、石等矿质混合料具有非常好的 粘结能力，所制得的沥青混凝土是现代道路工程最重要的路面材料。沥疗地沥竹焦油沥青大然沥ft石油沥青煤沥声木沥青页岩沥行2. 1. 1.2改性沥青的分类重大工程与高速一级公路，多采用改性沥青，用于沥青改性的聚 合物品种繁多，归纳起来，大致分为三种类型：（1）橡胶改性类：如 天然橡胶（NR）、丁苯橡胶（SBR）、氯

22、丁橡胶（CR）、丁二烯橡胶（BR）、乙丙橡胶（EPDM）、废旧的汽车轮胎等；（2）热塑性弹性体: 如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）、苯乙烯-异二烯-苯乙 烯嵌段共聚物（SIS） ; （3）树脂类：包括热塑性树脂与热固性树脂。 前者有聚乙烯（PE）、乙烯-醋酸-乙烯共聚物（EVA）、聚乙氯烯（PVC） o2. 1.1.3沥青应符合以下要求：1）宜优先采用A级沥青作为道路面层使用。B级沥青可作为次 干路及其以下道路面层使用。当缺乏所需标号的沥青时，可采用不同 标号沥青掺配，掺配比应经试验确定。2）在高温条件下宜采用粘度较大的乳化沥青，寒冷条件下宜使 用粘度较小的乳化沥青。3）用于透层、

23、粘层、封层及拌制冷拌沥青混合料的液体石油沥青应符合相应技术要求。4）当使用改性沥青时，改性沥青的基质沥青应与改性剂有良好的配伍性。聚合物改性沥青技术要求子眼单位S8S 类（I 类）SBR 类（II 类）EVA、PE 类（I II 类）备注l-Al-Bl-Cl-DI l-AI l-BI l-C11 l-AIII-BIII-CIII-D针入度 25c 100g. 5s1008010060803060100801006(T808060804CT603040针入度指数PL不小于0延度5SC, 5nrn/min不小于cm50403020605040软.不小于ec455055604548504852564

24、0运动粘度*35C,不大于3闪点.不小于eC230230230溶解度,不小于%9999弹性恢复25c.不小于%55606575粘韧性,不小于5韧性,不小于贮存稳定性工离析.48h软化点差.不大于ec无改性剂明显析出、凝聚TF0T （或RTF0T）后残留物质量变化,不大于%针入度比2SC.不小于%5055606550556050555860延度59,不小于cm30252015302010注：1,表中135运动粘度可采用公路工程沥青及沥青混合料试验 规程（JT J052-2000）中的“沥青布氏旋转粘度试验方法（布洛克菲尔 德粘度计法）”进行测定。假设在不改变改性沥青物理力学性质并符合 平安条件的

25、温度下易于泵送和拌和，或经证明适当提高泵送和拌和温 度时能保证改性沥青的质量，容易施工，或不要求测定。2.贮存稳定性指标适用于工厂生产的成品改性沥青。现场制作的 改性沥青对贮存稳定性指标可不作要求，但必须在制作后，保持不间 断的搅拌或泵送循环，保证使用前没有明显的离析。2. 1.2矿料的选用2. 1.2. 1粗集料应符合以下要求：1）粗集料应符合工程设计规定的级配范围。2）骨料对沥青的 粘附性，城市快速路、主干路应大于或等于4级；次干路及以下道路 应大于或等于3级。集料具有一定的破碎面颗粒含量，具有1个破碎 面宜大于90%, 2个及以上的宜大于80%。沥青混合料用粗集料质量技术要求指标单位高速

26、公珞及一级公谿其他等级公路备注外表层其他层次石料压碎值，不大于%262830洛杉矶磨耗值，不大于医283035表观相对密度，不小于吸水率，不大于%坚固性，不大于%1212针片状颗料含量混合料），不大于%151820其中粒径大于，不大于%1215其中粒径小于，不大于%1820水洗法颗粒含量，不大于%111软石含量，不大于%355注：1至固性试验可根据需要进行.2 用于高速公珞、一级公珞时，多孔玄武岩的视密度可放宽至W,吸水率可放宽至3 %,但必须得到建设单位的批准，且不得用于SM A路面.3 对S 1 4即35规格的粗集料，针片状颗粒含量可不予要求，O. 075m含量可放兖到3%.沥青混合料用粗

27、集料规格规格公称粒径通过以下筛孔（mm）的质量百分率（%）名称(mm)10675635319S1407510090*1000*150*5S2406010090*1000*150*5S3306010090*1000*150*5S4255010090*1000*150*5S5204010090*100一0*150*5S6153010090*1000*150*5S710301390*100一一0*150*5S8102510090*1000*150*5S9102010090*1000*150*5S10101510090*1000*15S1151510090*10040*700*150*5S1251010090*1000*150*5S133W10090*10040*700*2005S143510090*1000*150*3粗集料与沥青的粘附性、磨光值的技术要求雨量气候区1 （潮湿区）2 （湿涧区）3 （半+区）4 （干旱区）备注年降