淺談室內瀝青混合料配合比設計注意事項

1、淺談室內瀝青混合料配合比設計注意事項黃伍勇1 徐志華2 （1 九江市公路局 九江 332000） （2 江西省公路機械工程局 南昌 330013）摘 要：熱拌瀝青混合料配合比組成設計是否合理，直接影響了瀝青砼路面的路用性能。本文就試驗人員進行室內配合比設計時，如何規(guī)范操作和進行數據分析，減小試驗數據的變異性，以及優(yōu)化瀝青混合料配合比組成設計應注意的事項，談談作者的幾點看法。 關鍵詞：道路工程；瀝青混合料；配合比設計0 前言熱拌瀝青混合料（以下簡稱瀝青混合料）路面作為一種路面結構形式，以其行車舒適、噪聲低、易于維護等優(yōu)點，被廣泛應用于公路建設中，尤其是高等級公路建設。但是通過國內十幾年的建設實踐

2、，發(fā)現國內的瀝青路面普遍存在工程的耐久性和早期損壞兩大突出問題。造成這種情況有設計方面的原因、施工方面的原因，如材料、機械、施工工藝、質量控制等，其中很重要的一個原因就是瀝青混合料的配合比設計不合理。不合理的配合比設計難以生產出合格的產品，施工工藝、施工設備再先進，保證工程質量也只能是一句空話。下面著重介紹室內瀝青混合料配合比設計中應注意的幾個問題。1 影響因素1.1原材料的質量和取樣材料的質量對于路面質量及使用壽命具有決定性作用，主要技術指標包括礦料的級配、顆粒形狀、堅固性、粘附性等級以及瀝青和填料的質量等。其中對設計瀝青混合料影響最大的是礦料加工的分檔和級配，材料分檔和級配的好壞決定了礦質

3、混合料合成級配好壞。目前，市場上供應的水泥砼所用的建筑用集料針片狀含量高、含泥量大，級配和材料均勻性差，采用這樣的礦料生產的瀝青混合料產品質量也不夠穩(wěn)定。因此設計好的瀝青混合料在抓好原材料選材的同時，控制礦質材料備料質量尤為重要。原材料的取樣正確與否決定了是否能夠真實地反映原材料的質量。根據JTJ0582000集料試驗規(guī)程規(guī)定，同批來料取樣時，應先鏟除堆腳等處無代表性的部分，再在料堆的頂部、中部和底部，各從均勻分布的幾個不同部位，取大致相等的若干份組成一組試樣。當從皮帶運輸機上取樣時，應在皮帶運輸機的出料處抽取有代表性的試樣，并由若干份組成一組試樣。在貨船上取樣時，應從不同部位和深度抽取大致相

4、等的若干份組成一組試樣。取樣數量應不少于規(guī)范要求，以保證試驗取樣有足夠的代表性和表征能力。原材料選取還應注意試樣的縮分。規(guī)范要求采用四分法或分料器，但在實際操作中，經常出現試驗人員任意在料堆上鏟取試樣或隨意稱取不等數量的試樣進行試驗，這種極不嚴謹的操作方法使平行試驗誤差增大，并導致試驗采集的數據沒有代表性。1.2礦質混合料設計礦料的合成比例決定了礦質混合料的合成級配。規(guī)范要求普通瀝青混合料礦料設計合成級配應使包括0.075mm、2.36mm、4.75mm篩孔在內的較多篩孔通過量接近設計級配范圍的中限，但由于江西地處熱區(qū)，我們建議瀝青混合料合成級配時采用骨架密實型結構，可適當減少2.36mm、4

5、.75mm篩孔的通過量，增加0.075mm篩孔的通過率,采用較粗的級配。通常設計礦質混合料時應使級配曲線平順、圓滑，避免過多的犬牙交錯。目前，在實例設計過程中，試驗單位多采用傳統(tǒng)的圖解法初算、再進行電腦試算調整或直接用人機對話的計算方法都很大程度上取決于試驗人員的經驗、熟練程度。實例中不乏礦質混合料設計時對當地道路交通環(huán)境、氣候條件等因素重視不夠，未針對瀝青路面不同層位功能需要相應調整礦料配合比設計，有的試驗單位片面追求合成級配接近級配中值，忽視了交通流量、氣候因素影響，使得建成公路通車后不久就出現了早期損壞。我省已建成的高速公路中就有這樣的實例。如梨溫高速公路，瀝青路面設計為4cm（AK16

6、A型）抗滑表層+6cm（AC20I型）中面層+7cm（AC25I型）下面層，該高速公路于2002年底建成通車，由于油面各結構層礦料設計時未充分考慮當地交通、氣候等影響因素，礦質混合料配合比設計片面追求規(guī)范中值，對關鍵篩孔的通過率未引起足夠的重視，2003年7、8月份，江西出現了歷史上罕見的持續(xù)高溫天氣，致使局部路段產生了較嚴重的車轍。當然，瀝青路面產生車轍的原因多種多樣，其中有設計方面的原因，有惡劣天氣的影響，也有施工控制方面的原因，這里就不作細述。1.3瀝青試樣的制備瀝青試樣經加熱處理后會引起瀝青老化。試驗人員在操作時，對瀝青試樣不能直接放在電爐或明火上加熱，如利用冷卻后的試樣反復加熱不能超

7、過2次，避免瀝青老化使瀝青混合料性能發(fā)生變化。1.4試驗條件及試驗操作精確度JTJ0582000集料試驗規(guī)程中提出對瀝青混合料所用礦料級配采用干篩法和水洗法共同確定，這是因為采用干篩法，往往會因為小于0.075mm的成分粘附在礦料上篩不下去，而不能真實反映礦料的級配，從而影響礦粉的添加數量，這種影響當某些礦料含石粉較多時，對礦料摻配比例的影響尤其明顯。有些試驗室仍采用水洗法小于0.075mm的含量來評定集料的含泥量，這是不科學的，由于在細集料中小于0.075mm的成分包括粘土、塵屑和石粉等，用水洗法無法區(qū)別開來。因此對細集料還應進行砂當量試驗，以真實評價細集料的潔凈程度。試驗操作中，馬歇爾試驗

8、是極其重要的一方面，包括馬歇爾試件的拌制、成型，各種物理力學指標的測試及數據的處理。1.4.1馬歇爾試件的制作以前存在人工炒拌，一組試件集中拌和的作法，容易導致瀝青局部過熱老化，瀝青混合料拌和不均勻等情況，因此，實際操作時，試驗人員應遵照試驗規(guī)程按分計篩余單個配料，并使用小型瀝青混合料拌和機和烘箱制備試樣，一次拌制一個試件。1.4.2試驗表明，瀝青混合料溫度或模具預熱溫度達不到規(guī)定擊實溫度時將影響試件的密度和空隙率，而試件尚未冷卻就脫模，容易使試件受到損傷。1.4.3馬歇爾試件成型高度對瀝青混合料馬歇爾性能測定有較大的影響，因此，每個試件擊實結束后應用游標卡尺測量試件的高度，并據此調整試件擊實

9、需要的數量，如測定高度不符合63.5±1.3mm的試件應予以廢棄，以減小試驗數據的變異性。1.4.4成型試件密度的測試應針對不同性質的瀝青混合料采用不同的測試方法。規(guī)范要求對吸水率不大于2%的瀝青混合料采用表干法測定其毛體積相對密度，對幾乎不吸水的密實型瀝青混合料采用水中重法測定表觀相對密度，對吸水率大于2%或空隙率大于10%的瀝青砼或瀝青碎石采用蠟封法測定其毛體積相對密度。當用計算法計算瀝青混合料最大理論密度時，粗集料的相對密度采用其毛體積相對密度，細集料采用表觀相對密度。采用不同方法測得的馬歇爾試件密度或選用不同礦料比重計算得出的試件最大理論密度計算得到的瀝青混合料空隙率結果是不

10、同的，并因此影響最佳瀝青用量的選定。1.4.5試件從恒溫水浴取出后，必須在規(guī)定的時間（30秒）內完成。如果超出規(guī)定時間，試驗溫度相差較大，將影響單個試件的穩(wěn)定度和流值，另一方面也會造成試件測定值離散性增大，導致試驗結果不具備代表性。1.5試驗儀器設備檢定情況試驗儀器設備精度是影響試驗結果準確性的重要因素。在瀝青混合料配合比設計中，使用的主要試驗儀器有稱量儀器、馬歇爾穩(wěn)定度測定儀、試件養(yǎng)護用的恒溫水浴、烘箱等。其中馬歇爾試驗是混合料配合比設計中關鍵的試驗項目，數據的準確性十分重要。通常要求對試驗采用的儀器在使用前必須檢定合格后才能使用。在實際試驗過程中，有時會遇到荷載變形曲線頂部平坦，即荷載增加

11、很小，流值卻持續(xù)增大的情況。出現這種情況時除了要仔細的檢查儀器是否符合規(guī)范允許的精度范圍外，另外就是對試驗結果進行修正。如采用原點修正或取最大荷載98%處對應的變形值作為流值時，這種情況應在試驗報告中注明。1.6馬歇爾試驗技術標準和最佳瀝青用量馬歇爾試驗技術標準的選定范圍直接影響瀝青最佳用量的選定。各試驗單位進行瀝青混合料設計時應根據本地實際情況選擇適當的設計孔隙率，以滿足不同層位油面的功能要求。最佳瀝青用量的確定應結合試驗數據，通過生產配合比驗證、拌和樓試拌、試驗段鋪筑和實踐經驗綜合選定。進行瀝青混合料設計時，根據目標空隙率選定的填料和瀝青用量直接決定了設計瀝青混合料路用性能好壞，對熱拌瀝青

12、混合料配合比設計意義尤為重要。2 采取措施影響瀝青混合料配合比設計的因素有原材料質量、試驗操作的規(guī)范與準確性、試驗儀器的精確度、以及試驗數據處理的合理性等。要將試驗誤差減小到最低限度，應做到以下幾個方面：2.1嚴格控制原材料的質量，提高對原材料質量的重視程度。對各種規(guī)格的碎石備料要從生產源頭把好質量關。2.2加強試驗人員的操作培訓，提高試驗人員操作水平，嚴格按試驗規(guī)程操作。對原材料要求進行平行試驗，試驗結果應滿足平行試驗精度要求。馬歇爾試驗時，應將誤差超過標準差的數據剔除，盡量減少試驗中的偶然誤差。2.3確保試驗儀器設備的精度合格，示值誤差應在規(guī)定允許范圍內。加強試驗儀器設備的檢定、保養(yǎng)工作，要嚴格按規(guī)程操作，杜絕隨意操作行為。2.4按目標配合比、生產配合比、配合比設計驗證三個步驟進行配合比設計。如果說目標配合比是“理論的研究”，那么生產配合比設計和拌和樓試拌驗證就是實踐適應性的檢驗過程，它為全面推廣施工作好了最后的準備。生產配合比設計階段的試驗過程基本同目標配合比設計一樣，包括原材料的測試，合成級配的計算，馬歇爾試件的制作、測試及最佳油石比選定等。應注意，生產配合比礦料設計須結合拌和樓熱料倉分檔和篩孔配置情況綜合考慮，使生產出的混合料既達到規(guī)范允許的各項技術標準，又能保障設備正常生產應能提供的