关于沥青混合料配合比设计三阶段符合性探讨

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摘 要：以沥青混合料试验室目标配合比设计阶段、沥青拌和站生产配合比设计阶段和生产配合比验证阶段的三阶段的符合性调整为主线，阐述三阶段的相互关系、沥青配合比各阶段设计要点及三阶段的符合性调整方法。

关键词：沥青混合料；配合比设计；马歇尔

我国温差范围较大，应对沥青路面病害的措施有很多，比如沥青采用改性沥青、矿料级配采用间断级配（如SMA）、添加外加剂等。 不管采用何种材料，在配合比设计时都必须考虑沥青混合料三阶段的符合性。因为在目标配合阶段所使用的原材料是和生产的时候所用的一样而且必须一样，否则不能保障工程质量，

1 目标配合比设计

目标配合比设计，主要是在室内完成，是混合料配合比设计的基础阶段。主要包括原材料试验、矿料级配设计、确定最佳沥青用量，明确三者间的关系。

1.1 原材料试验

原材料包括沥青、粗集料、细集料、填料及其掺和物试验。主要目的是选择原材料，优化配合比，在满足质量的前提下达到效益最大化。

（1）沥青对温度的敏感性很大，在试验过程中应注意选择加热设备、控制最高温度、加热次数，必须符合规范要求。

（2）粗集料的选择：优先选用反击破碎的集料。用于沥青路面的粗集料应清洁、干燥、无风化、无杂质，具有足够的强度和耐磨性，且颗粒为立方形，富有棱角，并满足规范要求。

（3）细集料：细集料应洁净、干燥、无风化、无杂质，并具有适当的颗粒级配，质量符合要求。颗粒形状成立方形，富有棱角，优先选用机制砂。

（4）矿粉在沥青混合料中与沥青形成胶浆，它对混合料的强度有很大的影响。用于沥青混合料的矿粉必须使用碱性石料如石灰石、白云石磨细的粉料其质量应满足要求：也可采用消石灰或水泥代替部分矿粉有很好的效果，但一般不宜超过矿粉总量的一半。

1. 2 矿料级配设计

（1）矿料配合比组成设计方法比较多，有图解法、数解法和正规方程法等。无论采用那种方法计算得到的配合比，均应要求合成级配在设计要求的级配范围内；若不在级配要求范围内，应重新进行调配使合成级配曲线在设计范围内；若采取多次调整也不能在级配范围内时，应检查原材料是否缺档料（即某集料是间断级配），考虑换料。

（2）合成级配优化

合成级配往往不完全在设计的级配范围内，或在要求的级配范围内但级配曲线不顺滑，因此要对合成级配进行优化。

优化调整原则如下：（以AC型混合料为例）

①确定采用C型或F型。对夏季气温高、高温持续时间长、重载交通多的路段，宜选用F型密级配沥青混合料，并取较高的设计空隙率；对冬季气温低、低温持续时间长、重载交通少的路段，宜选用C型密级配沥青混合料。

②.确保高温抗车辙能力，并同时兼顾低温抗裂性能的需要。配合比设计时宜适当减少公称最大粒径附近的粗集料的用量，减少0.6mm以下部分细粉的用量，使中等粒径集料较多，形成S型级配曲线，并取中等或偏高的设计空隙率。

③根据公路等级和施工设备的控制水平，最终确定的工程设计级配范围应比规范规定的级配范围窄。其中4.75 mm和2.36mm通过率的上下限差值宜小于12%。

④合成级配范围曲线应接近连续的或合理的间断级配，不应过多地犬牙交错。

⑤应充分考虑施工性能，使混合料具有良好的施工性能，避免混合料离析。

1.3 确定最佳沥青用量

沥青混合料的最佳沥青用量（简称OAC）采用马歇尔法确定。其做法是保持矿料的级配不变，改变沥青用量，通过测试和计算有关马歇尔相关指标，结合沥青混合料相关技术指标确定最佳沥青用量。

最佳沥青用量的确定按下式计算：

OAC=（OAC1+OAC2）/2

其中：OAC1～OAC2应在OACmin～OACmax的范围内，同时OAC±0.3%应在OAC1～OAC2范围内。

2 生产配合比设计

2.1 生产配合比调整的目的

在目标配合比的基础上，一方面通过调整冷料仓的流量使冷料仓和热料仓的供料匹配，防止出现溢料或待料现象，节省燃油消耗，减少废料的产生；另一方面使拌和楼拌出的料的级配、各项指标符合设计要求，同时还要调整沥青用量，做好这两方面的工作施工单位才能保证施工质量，节约成本。

2.2 生产配合比调整――间歇式拌和楼生产配合比调整

（1）冷料仓流量试验

根据流量与集料规格、出料口开启程度、皮带（履带）转速等之间的关系，建立流量与转速关系曲线。根据计算的流量在曲线上查出相应的转速。

注意在实际生产中，进场料的规格会有变动，含水量也不断变化。这时应根据实际情况对冷料仓流量做适当调整，以达到与热料仓供料相匹配，满足标准级配的要求。

（2）确定热料仓矿料配合比

经冷料仓流量试验后，按固定流量直接供料加热，从热料仓中取样进行筛分，根据筛分结果再进行矿料配合比计算，决定各热料仓的供料比例，在拌和过程中，如发现某热料仓溢料或待料，说明冷、热仓的供料比例不相匹配，此时要对溢料或待料的集料调整相应的冷料仓流量。

（3）确定沥青用量

在目标配合比最佳沥青用量的基础上±0.3%（±0.5%），增加两个沥青用量，加上最佳沥青用量，成型三个沥青用量的马歇尔式件。按目标配合比的做法，测试并计算出全部马歇尔指标，按空隙率相等或取空隙率中值与饱和度下限的平均值作为生产配合比的沥青用量。

2.3 生产配合比验证

生产标准配合比设计阶段需要正式拌料铺筑试验路段，同时对配合比进行进一步的调整，最终将配合比确定下来，作为生产控制和质量检验的依据。

2.3.1 拌和温度和拌和时间

按生产配合比正式拌料，根据拌和后混合料的温度及其外观，决定集料和沥青的加热温度以及沥青混合料的拌和时间。当从拌和机出料口取样观察，混合料色泽均一，流而不散，则认为原拟订的加热温度可行，即可定为正式生产时的加热温度，否则应重新拟订集料及沥青的加热温度重新拌和。

拌和时间根据沥青对矿料的裹覆情况确定，根据经验和相关规范要求，初步拟定拌合时间，一般取30s、40s、50s，分别按已定拌和温度拌料，分别取拌和好的混合料2～4kg，再分别取出粒径5～13mm的颗粒200～500粒，按裹覆情况好坏分开，用下式计算裹覆率：

裹覆率%=（完全裹覆的粒数/总粒数）×100%

裹覆率大于95%的拌和时间为最佳拌和时间。

2.3.2 混合料试验

（1）按已经确定的拌和温度和拌和时间正式拌料。

（2）按规定的取样方法进行验证性试验：

①全部马歇尔指标（包括残留稳定度）是否满足设计要求，必要时进行车辙试验。

②抽提试验，检查矿料级配和沥青用量是否符合设计要求。

③钻芯取样，测量压实厚度，修正松铺系数；实测密度，检查压实度；测芯样马歇尔稳定度。

④结合施工设备和施工能力，检查施工的难易程度，进一步指导施工。

3. 结语

要提高沥青混合料配合比设计质量，做到节约成本，提高工程质量，就必须做好三阶段配合比的符合性工作：

（1）目标配合比设计阶段严格控制好原材料质量，结合成功的集料合成配合比经验，确定好矿料配合比例，提出符合沥青混合料技术要求的沥青用量，是质量控制的开始，也是节约成本的前提。

（2）生产配合比阶段注意冷料与热料的供料匹配，调整沥青用量与目标配合比相符合，是产生经济效益的根本。

（3）生产标准配合比（生产配合比的验证阶段）应结合现场实际，对生产配合比进行验证及调整，须符合目标配合比技术指标，并满足规范要求，总结技术经验，给施工带来方便。