沥青混合料配合比设计要点

1、沥青混合料配合比设计要点周俊卿1 郭育林2（1.湖南金路泌桐高速公路监理代表处，河南桐柏474750； 2.河南驿宛高速公路有限公司，河南桐柏474750）【摘要】热拌沥青混合料配合比组成设计是否合理，直接影响了沥青 砼路面的路用性能及质量。本文就试验人员进行室内沥青混合料配合比数 据的变异性，以及优化沥青混合料配合比组成设计时应注意的事项进行分 析总结，下面着重介绍室内沥青混合料配合比设计中应注意的几个问题。【关键词】：沥青；混合料；配合比；设计；要点1影响因素1.1原材料的质量和取样原材料的质量对于路面质量及使用寿命具有决定性作用，粗集料的主 要技术指标包括矿料的级配、颗粒形状、坚固性、粘

2、附性、棱角性、压碎 值、磨耗值等影响最大的是矿料加工的分档和级配，材料分档和级配的好 坏决定了矿质混合料合成级配好坏。目前，市场上供应的集料针片状含量 大、级配和材料均匀性差，采用这样的矿料生产的沥青混合料质量也不够 稳定。因此设计好的沥青混合料在抓好原材料选材的同时，控制矿质材料 备料质量稳定性尤为重要。在选材时要按照不同级配类型确定不同规格的 石料，来确定石料厂和拌和楼的筛网，石料生产厂家统一筛网，使石料厂 筛网与拌和楼筛网一致，可保证各供料仓之间的平衡，减少废弃料，从而 提高拌和楼产量。粗集料的取样正确与否决定了是否能够真实地反映原材料的质量。根 据JTGE42-2005集料试验规程规定

3、，同批材料取的顶部、中部和底部，各 从均匀分布的几个不同部位，取大致相等的若干份组成一组试样。当从皮 带运输机上取样时，应干份组成一组试样。在车辆上取样时，应从不同部 位和深度抽取大致相等的若干份组成一组试样，取样数量应不少于规范最 少试样数量要求。粗集料选取还应注意试样的缩分，规范要求采用四分法或分料器，但 在实际操作中，经常出现试验人员任意在料堆上极不严谨的操作方法使平 行试验误差增大，并导致试验采集的数据没有代表性，必须严格按照规范 要求的方法进行四分取样。1.2矿质混合料设计矿料的合成比例决定了矿质混合料的合成级配。 规范要求普通沥青混合料矿料设计合成级配应使包括0.075mm、2.3

4、6mm、 4.75mm筛孔在内的较多的筛孔通过量接近接近设计级配范围的中限，但由 于我们所处地区夏季温度炎热、高温持续时间长，冬季又十分寒冷，且重 载交通量大，高温要求与低温要求发生矛盾，可提高高温抗车辙能力为主， 兼顾提高低温抗裂性能的需要，沥青混合料合成级配时采用骨架密实型结 构，在适当减少2.36mm、 4.75mm通过率的同时，适当增加0.075mm的 通过率，使规范级配范围成S型，并取中等或偏高水平的设计空隙率。通 常设计矿质混合料时应使级配曲线平顺、圆滑，避免过多的锯齿形交错， 避免0.3-0.6mm范围内出现“驼峰”当反复调整不能满意时，应更换材料 设计。目前，在实例设计过程中，

5、试验单位多采用人机对话的计算方法， 效率可大大提高，但很大程度上取决于试验人员的经验、熟练程度。1.3沥青试样的制备沥青试样经加热处理后会引起沥青老化。试验人员在操作时，对沥青 试样不能直接放在电炉或明火上加热，如利用冷却后的沥青试样反复加热 不能超过2次，避免沥青老化造成沥青混合料性能发生变化。1.4试验条件及试验操作精确度JTG E42-2005集料试验规程中提出对沥青混合料所用矿料级配必须采 用水洗法确定，这是因为采用干筛法，往往因为0.075mm细颗粒粘附在矿 料上，从而筛不下去，而不能真实反映矿料的级配，从而影响矿粉的添加 数量。在试验操作中，马歇尔试验是极其重要的试验，包括马歇尔试

6、件的 拌制、成型，各种物理力学指标的测试及数据的处理。1.4.1马歇尔试件的制作以前存在人工炒拌，一组试件集中拌和的作 法，容易导致沥青局部过热老化，沥青混合料拌和不均匀，在分取试样造 成温度降低，分取不均匀等问题。可按分计筛余单个配料，并使用小型沥 青混合料拌和机和烘箱制备试样，一次拌制一个试件。1.4.2试验表明，沥青混合料温度或模具预热温度达不到规定击实温 度时将影响试件的密度和空气率，而试件尚未冷却就脱模，容易使试件受 损伤。王旭东博士在研究击实温度对沥青混合料的密度影响时，用相同级 配的AH-70沥青混合料，在不同温度下进行了马歇尔击实试验，并测定试 件的密度和空气率。摘引其结果于下

7、图1和图2。rTT.57 .56 .55 .54 :.53 rTT.57 .56 .55 .54 :.53 .52 512. 50125-130 135-140 145-150155-160击实温度9125-130 135-140 145-150 155-160击实温度（C ）图1击实温度对密度的影响图2击实温度对空气率的影响图1和图2表明，随着击实温度在125C130C范围内升高，试件的 密度增大，空气率减小，到其某一温度时（所试验沥青混合料为145C 150C）,试件的密度达到最大，同时空气率降到最小。如继续升高温度， 试件的密度就减小，同时空气率增大。通过以上试验结果表明，在室内做 马歇

8、尔试件和制备其它试验所用的试件时，遵循所规定的击实（或压实， 或碾压）温度是非常重要的。1.4.3马歇尔试件成型高度对沥青混合料马歇尔性能测定有较大的影 响，因此，每个试件击实结束后应用游标卡尺测量试高度不符合63.5mm 1.3mm （标准试件）或95.3mm 2.5mm （大型试件）的试件应予以废弃，以 减小试验数据的变异性。1.4.4成型试件密度的测试应针对不同性质的沥青混合料采用不同的 测试方法。规范要求对吸水率不大于2%的密实型沥青混合料采用表干法测定表观相对密度；对吸水率大于2%的沥青混合料采用蜡封法测毛体积 相对密度或相对密度。采用不同方法测得的马歇尔试件密度或算得到的沥 青混合

9、料空隙率结果是不同的，并因此影响最佳沥青用量的选定。1.4.5沥青混合料最大理论相对密度或密度的确定对试验结果影响不 同。对非改性的普通沥青混合料，在成型马歇尔试件的同时采用真空法测 定各组沥青混合料的最大理论相对密度，取两个以上的试样的平均值；对 改性沥青或SMA混合料应先测定矿料的合成表观密度和矿料合成毛体积相 对密度，然后进行计算确定沥青混合料的最大理论相对密度。1.4.6试件从恒温水浴取出后，必须在规定的时间（30秒）内完成。 如果超出规定时间，试验温度相差较大，将影响单个离散性增大，导致试 验结果不具备代表性。在稳定度试验时应注意上下压头是否滑动自如，可 在上下压头的倒棒上涂少量黄油

10、。1.5试验仪器设备检定情况、烘堂其中*试验烘箱是沥青混合料配合比设计中关键的试验试验仪器设备精度是影响试验结果准确性的重要因素验结果准确性的 、烘堂其中*试验烘箱是沥青混合料配合比设计中关键的试验定度联合测定仪、恒温水浴、箱、马歇尔电动击实仪、沥青混合料项图3马歇尔试验结果的修正方法合料搅拌机等仪器，其中马歇尔试验是混合料配合比设计中关键的试验项 目，数据的准确性十分重要。通常要求对采用的仪器在使用前必须进行检 定、保养、维护，确保仪器工作参数满足规范要求。在马歇尔稳定度试验 中有时会遇到荷载一变形曲线顶部平坦，即荷载增加很小，流值却持续 增大的情况。出现这种情况时除了要仔细的检查仪结果进行

11、修正。如采用 如图3原点修正或取最大荷载98%处对应的变形值作为流值时，这种情况 应在试验报告中注明。1.6马歇尔试验技术标准和最佳沥青用量马歇尔试验技术标准的选定范围直接影响沥青最佳用量的选定。各试 验单位进行沥青混合料设计时应根据本地实际情能要求。最佳沥青用量的 确定应结合试验数据，通过生产配合比验证、拌和楼试拌、试验段铺筑、 实践经验、公路等级、气候条件和交通状况等综合选定。进行沥青混合料 设计时，根据目标孔隙率选定的填料和沥青用量直接决定了设计沥青混合 料路用性能好坏，对热拌沥青混合料配合比设计意义尤为重要。2采取措施影响沥青混合料配合比设计的因素有原材料质量、试验操作的规范与 准确性

12、、试验仪器的精确度、以及试验数据处理的合理性等以下几个方面:2.1严格控制原材料的质量，提高对原材料质量的重视程度。对各种 规格的粗集料备料要从生产源头把好质量关，集料规格要与拌和楼筛网一 致。2.2加强试验人员的操作培训，提高试验人员操作水平，严格按试验 规程操作。对原材料要求进行平行试验，试验结果应满过标准差的数据剔 除，尽量减少试验中的偶然误差。对粗集料以及沥青混合料要严格按照四 分法进行取样，确保采集的数据有代表性及准确可靠。2.3确保试验仪器设备的精度满足规范要求，示值误差应在规定允许 范围内。加强试验仪器设备的检定、保养工作，要严格按仪器操作规程操 作。2.4按目标配合比、生产配合

13、比、配合比设计验证三个步骤进行配合 比设计。如果说目标配合比是“理论的研究”那么生产配合比就是“检验 过程”，它为全面推广施工作好了最后的准备。生产配合比设计阶段的试验过程基本同目标配合比设计一样，包括原 材料的测试、合成级配的计算、马歇尔试件的制作等，矿料级配比例设计 须结合拌和楼热料仓分档和筛孔配置情况综合考虑，使生产出的混合料既 达到规范允许的各项技术标准，又能保障设备正常生产应能提供的供料能 力。在生产配合比与目标配合比出入不大的情况下，可以认为目标配合比 设计时所进行的性能检验结果反映生产配合比设计沥青混合料的性能。尽 管如此，在生产配合比验证与试铺阶段按生产配合比进行生产后，还需要 根据所铺试验段实际观测，目测现场摊铺效果，试验检测人员应跟踪检测, 及时采取沥青混合料和钻芯进行有关指标试验，对试验数据进行统计分析， 并结合生产实践经验，确认是否符合要求，若不符合要求，还需要进行调 整。经设计确定的标准配合比在施工过程中不得随意变更。在生产过程中， 如遇进场材料发生变化并经检测沥青混合料的矿料级配、马歇尔技术指标 不符合要求时，应及时调整配合比，使沥青混合料质量符合要求并保持稳 定，必须重新进行配合比设计。3结束语在实际生产中，综合考虑各种因素的影响，选择质量较好原材料和优 化沥青混合料配合比设计，其次要提高试验人员的操作技能，