瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1、瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)要點(diǎn)周俊卿1 郭育林2（1.湖南金路泌桐高速公路監(jiān)理代表處，河南桐柏474750； 2.河南驛宛高速公路有限公司，河南桐柏474750）【摘要】熱拌瀝青混合料配合比組成設(shè)計(jì)是否合理，直接影響了瀝青 砼路面的路用性能及質(zhì)量。本文就試驗(yàn)人員進(jìn)行室內(nèi)瀝青混合料配合比數(shù) 據(jù)的變異性，以及優(yōu)化瀝青混合料配合比組成設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)進(jìn)行分 析總結(jié)，下面著重介紹室內(nèi)瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾個(gè)問題。【關(guān)鍵詞】：瀝青；混合料；配合比；設(shè)計(jì)；要點(diǎn)1影響因素1.1原材料的質(zhì)量和取樣原材料的質(zhì)量對(duì)于路面質(zhì)量及使用壽命具有決定性作用，粗集料的主 要技術(shù)指標(biāo)包括礦料的級(jí)配、顆粒形狀、堅(jiān)固性、粘

2、附性、棱角性、壓碎 值、磨耗值等影響最大的是礦料加工的分檔和級(jí)配，材料分檔和級(jí)配的好 壞決定了礦質(zhì)混合料合成級(jí)配好壞。目前，市場(chǎng)上供應(yīng)的集料針片狀含量 大、級(jí)配和材料均勻性差，采用這樣的礦料生產(chǎn)的瀝青混合料質(zhì)量也不夠 穩(wěn)定。因此設(shè)計(jì)好的瀝青混合料在抓好原材料選材的同時(shí)，控制礦質(zhì)材料 備料質(zhì)量穩(wěn)定性尤為重要。在選材時(shí)要按照不同級(jí)配類型確定不同規(guī)格的 石料，來確定石料廠和拌和樓的篩網(wǎng)，石料生產(chǎn)廠家統(tǒng)一篩網(wǎng)，使石料廠 篩網(wǎng)與拌和樓篩網(wǎng)一致，可保證各供料倉之間的平衡，減少廢棄料，從而 提高拌和樓產(chǎn)量。粗集料的取樣正確與否決定了是否能夠真實(shí)地反映原材料的質(zhì)量。根 據(jù)JTGE42-2005集料試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定

3、，同批材料取的頂部、中部和底部，各 從均勻分布的幾個(gè)不同部位，取大致相等的若干份組成一組試樣。當(dāng)從皮 帶運(yùn)輸機(jī)上取樣時(shí)，應(yīng)干份組成一組試樣。在車輛上取樣時(shí)，應(yīng)從不同部 位和深度抽取大致相等的若干份組成一組試樣，取樣數(shù)量應(yīng)不少于規(guī)范最 少試樣數(shù)量要求。粗集料選取還應(yīng)注意試樣的縮分，規(guī)范要求采用四分法或分料器，但 在實(shí)際操作中，經(jīng)常出現(xiàn)試驗(yàn)人員任意在料堆上極不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牟僮鞣椒ㄊ蛊?行試驗(yàn)誤差增大，并導(dǎo)致試驗(yàn)采集的數(shù)據(jù)沒有代表性，必須嚴(yán)格按照規(guī)范 要求的方法進(jìn)行四分取樣。1.2礦質(zhì)混合料設(shè)計(jì)礦料的合成比例決定了礦質(zhì)混合料的合成級(jí)配。 規(guī)范要求普通瀝青混合料礦料設(shè)計(jì)合成級(jí)配應(yīng)使包括0.075mm、2.3

4、6mm、 4.75mm篩孔在內(nèi)的較多的篩孔通過量接近接近設(shè)計(jì)級(jí)配范圍的中限，但由 于我們所處地區(qū)夏季溫度炎熱、高溫持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，冬季又十分寒冷，且重 載交通量大，高溫要求與低溫要求發(fā)生矛盾，可提高高溫抗車轍能力為主， 兼顧提高低溫抗裂性能的需要，瀝青混合料合成級(jí)配時(shí)采用骨架密實(shí)型結(jié) 構(gòu)，在適當(dāng)減少2.36mm、 4.75mm通過率的同時(shí)，適當(dāng)增加0.075mm的 通過率，使規(guī)范級(jí)配范圍成S型，并取中等或偏高水平的設(shè)計(jì)空隙率。通 常設(shè)計(jì)礦質(zhì)混合料時(shí)應(yīng)使級(jí)配曲線平順、圓滑，避免過多的鋸齒形交錯(cuò)， 避免0.3-0.6mm范圍內(nèi)出現(xiàn)“駝峰”當(dāng)反復(fù)調(diào)整不能滿意時(shí)，應(yīng)更換材料 設(shè)計(jì)。目前，在實(shí)例設(shè)計(jì)過程中，

5、試驗(yàn)單位多采用人機(jī)對(duì)話的計(jì)算方法， 效率可大大提高，但很大程度上取決于試驗(yàn)人員的經(jīng)驗(yàn)、熟練程度。1.3瀝青試樣的制備瀝青試樣經(jīng)加熱處理后會(huì)引起瀝青老化。試驗(yàn)人員在操作時(shí)，對(duì)瀝青 試樣不能直接放在電爐或明火上加熱，如利用冷卻后的瀝青試樣反復(fù)加熱 不能超過2次，避免瀝青老化造成瀝青混合料性能發(fā)生變化。1.4試驗(yàn)條件及試驗(yàn)操作精確度JTG E42-2005集料試驗(yàn)規(guī)程中提出對(duì)瀝青混合料所用礦料級(jí)配必須采 用水洗法確定，這是因?yàn)椴捎酶珊Y法，往往因?yàn)?.075mm細(xì)顆粒粘附在礦 料上，從而篩不下去，而不能真實(shí)反映礦料的級(jí)配，從而影響礦粉的添加 數(shù)量。在試驗(yàn)操作中，馬歇爾試驗(yàn)是極其重要的試驗(yàn)，包括馬歇爾試

6、件的 拌制、成型，各種物理力學(xué)指標(biāo)的測(cè)試及數(shù)據(jù)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(dǎo)致瀝青局部過熱老化，瀝青混合料拌和不均勻，在分取試樣造 成溫度降低，分取不均勻等問題?？砂捶钟?jì)篩余單個(gè)配料，并使用小型瀝 青混合料拌和機(jī)和烘箱制備試樣，一次拌制一個(gè)試件。1.4.2試驗(yàn)表明，瀝青混合料溫度或模具預(yù)熱溫度達(dá)不到規(guī)定擊實(shí)溫 度時(shí)將影響試件的密度和空氣率，而試件尚未冷卻就脫模，容易使試件受 損傷。王旭東博士在研究擊實(shí)溫度對(duì)瀝青混合料的密度影響時(shí)，用相同級(jí) 配的AH-70瀝青混合料，在不同溫度下進(jìn)行了馬歇爾擊實(shí)試驗(yàn)，并測(cè)定試 件的密度和空氣率。摘引其結(jié)果于下

7、圖1和圖2。rTT.57 .56 .55 .54 :.53 rTT.57 .56 .55 .54 :.53 .52 512. 50125-130 135-140 145-150155-160擊實(shí)溫度9125-130 135-140 145-150 155-160擊實(shí)溫度（C ）圖1擊實(shí)溫度對(duì)密度的影響圖2擊實(shí)溫度對(duì)空氣率的影響圖1和圖2表明，隨著擊實(shí)溫度在125C130C范圍內(nèi)升高，試件的 密度增大，空氣率減小，到其某一溫度時(shí)（所試驗(yàn)瀝青混合料為145C 150C）,試件的密度達(dá)到最大，同時(shí)空氣率降到最小。如繼續(xù)升高溫度， 試件的密度就減小，同時(shí)空氣率增大。通過以上試驗(yàn)結(jié)果表明，在室內(nèi)做 馬歇

8、爾試件和制備其它試驗(yàn)所用的試件時(shí)，遵循所規(guī)定的擊實(shí)（或壓實(shí)， 或碾壓）溫度是非常重要的。1.4.3馬歇爾試件成型高度對(duì)瀝青混合料馬歇爾性能測(cè)定有較大的影 響，因此，每個(gè)試件擊實(shí)結(jié)束后應(yīng)用游標(biāo)卡尺測(cè)量試高度不符合63.5mm 1.3mm （標(biāo)準(zhǔn)試件）或95.3mm 2.5mm （大型試件）的試件應(yīng)予以廢棄，以 減小試驗(yàn)數(shù)據(jù)的變異性。1.4.4成型試件密度的測(cè)試應(yīng)針對(duì)不同性質(zhì)的瀝青混合料采用不同的 測(cè)試方法。規(guī)范要求對(duì)吸水率不大于2%的密實(shí)型瀝青混合料采用表干法測(cè)定表觀相對(duì)密度；對(duì)吸水率大于2%的瀝青混合料采用蠟封法測(cè)毛體積 相對(duì)密度或相對(duì)密度。采用不同方法測(cè)得的馬歇爾試件密度或算得到的瀝 青混合

9、料空隙率結(jié)果是不同的，并因此影響最佳瀝青用量的選定。1.4.5瀝青混合料最大理論相對(duì)密度或密度的確定對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響不 同。對(duì)非改性的普通瀝青混合料，在成型馬歇爾試件的同時(shí)采用真空法測(cè) 定各組瀝青混合料的最大理論相對(duì)密度，取兩個(gè)以上的試樣的平均值；對(duì) 改性瀝青或SMA混合料應(yīng)先測(cè)定礦料的合成表觀密度和礦料合成毛體積相 對(duì)密度，然后進(jìn)行計(jì)算確定瀝青混合料的最大理論相對(duì)密度。1.4.6試件從恒溫水浴取出后，必須在規(guī)定的時(shí)間（30秒）內(nèi)完成。 如果超出規(guī)定時(shí)間，試驗(yàn)溫度相差較大，將影響單個(gè)離散性增大，導(dǎo)致試 驗(yàn)結(jié)果不具備代表性。在穩(wěn)定度試驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意上下壓頭是否滑動(dòng)自如，可 在上下壓頭的倒棒上涂少量黃油

10、。1.5試驗(yàn)儀器設(shè)備檢定情況、烘堂其中*試驗(yàn)烘箱是瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)中關(guān)鍵的試驗(yàn)試驗(yàn)儀器設(shè)備精度是影響試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性的重要因素驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性的 、烘堂其中*試驗(yàn)烘箱是瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)中關(guān)鍵的試驗(yàn)定度聯(lián)合測(cè)定儀、恒溫水浴、箱、馬歇爾電動(dòng)擊實(shí)儀、瀝青混合料項(xiàng)圖3馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果的修正方法合料攪拌機(jī)等儀器，其中馬歇爾試驗(yàn)是混合料配合比設(shè)計(jì)中關(guān)鍵的試驗(yàn)項(xiàng) 目，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性十分重要。通常要求對(duì)采用的儀器在使用前必須進(jìn)行檢 定、保養(yǎng)、維護(hù)，確保儀器工作參數(shù)滿足規(guī)范要求。在馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn) 中有時(shí)會(huì)遇到荷載一變形曲線頂部平坦，即荷載增加很小，流值卻持續(xù) 增大的情況。出現(xiàn)這種情況時(shí)除了要仔細(xì)的檢查儀結(jié)果進(jìn)行

11、修正。如采用 如圖3原點(diǎn)修正或取最大荷載98%處對(duì)應(yīng)的變形值作為流值時(shí)，這種情況 應(yīng)在試驗(yàn)報(bào)告中注明。1.6馬歇爾試驗(yàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和最佳瀝青用量馬歇爾試驗(yàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的選定范圍直接影響瀝青最佳用量的選定。各試 驗(yàn)單位進(jìn)行瀝青混合料設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)本地實(shí)際情能要求。最佳瀝青用量的 確定應(yīng)結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過生產(chǎn)配合比驗(yàn)證、拌和樓試拌、試驗(yàn)段鋪筑、 實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、公路等級(jí)、氣候條件和交通狀況等綜合選定。進(jìn)行瀝青混合料 設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)目標(biāo)孔隙率選定的填料和瀝青用量直接決定了設(shè)計(jì)瀝青混合 料路用性能好壞，對(duì)熱拌瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)意義尤為重要。2采取措施影響瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)的因素有原材料質(zhì)量、試驗(yàn)操作的規(guī)范與 準(zhǔn)確性

12、、試驗(yàn)儀器的精確度、以及試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的合理性等以下幾個(gè)方面:2.1嚴(yán)格控制原材料的質(zhì)量，提高對(duì)原材料質(zhì)量的重視程度。對(duì)各種 規(guī)格的粗集料備料要從生產(chǎn)源頭把好質(zhì)量關(guān)，集料規(guī)格要與拌和樓篩網(wǎng)一 致。2.2加強(qiáng)試驗(yàn)人員的操作培訓(xùn)，提高試驗(yàn)人員操作水平，嚴(yán)格按試驗(yàn) 規(guī)程操作。對(duì)原材料要求進(jìn)行平行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)滿過標(biāo)準(zhǔn)差的數(shù)據(jù)剔 除，盡量減少試驗(yàn)中的偶然誤差。對(duì)粗集料以及瀝青混合料要嚴(yán)格按照四 分法進(jìn)行取樣，確保采集的數(shù)據(jù)有代表性及準(zhǔn)確可靠。2.3確保試驗(yàn)儀器設(shè)備的精度滿足規(guī)范要求，示值誤差應(yīng)在規(guī)定允許 范圍內(nèi)。加強(qiáng)試驗(yàn)儀器設(shè)備的檢定、保養(yǎng)工作，要嚴(yán)格按儀器操作規(guī)程操 作。2.4按目標(biāo)配合比、生產(chǎn)配合

13、比、配合比設(shè)計(jì)驗(yàn)證三個(gè)步驟進(jìn)行配合 比設(shè)計(jì)。如果說目標(biāo)配合比是“理論的研究”那么生產(chǎn)配合比就是“檢驗(yàn) 過程”，它為全面推廣施工作好了最后的準(zhǔn)備。生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)階段的試驗(yàn)過程基本同目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)一樣，包括原 材料的測(cè)試、合成級(jí)配的計(jì)算、馬歇爾試件的制作等，礦料級(jí)配比例設(shè)計(jì) 須結(jié)合拌和樓熱料倉分檔和篩孔配置情況綜合考慮，使生產(chǎn)出的混合料既 達(dá)到規(guī)范允許的各項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，又能保障設(shè)備正常生產(chǎn)應(yīng)能提供的供料能 力。在生產(chǎn)配合比與目標(biāo)配合比出入不大的情況下，可以認(rèn)為目標(biāo)配合比 設(shè)計(jì)時(shí)所進(jìn)行的性能檢驗(yàn)結(jié)果反映生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)瀝青混合料的性能。盡 管如此，在生產(chǎn)配合比驗(yàn)證與試鋪階段按生產(chǎn)配合比進(jìn)行生產(chǎn)后，還需要 根據(jù)所鋪試驗(yàn)段實(shí)際觀測(cè)，目測(cè)現(xiàn)場(chǎng)攤鋪效果，試驗(yàn)檢測(cè)人員應(yīng)跟蹤檢測(cè), 及時(shí)采取瀝青混合料和鉆芯進(jìn)行有關(guān)指標(biāo)試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析， 并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，確認(rèn)是否符合要求，若不符合要求，還需要進(jìn)行調(diào) 整。經(jīng)設(shè)計(jì)確定的標(biāo)準(zhǔn)配合比在施工過程中不得隨意變更。在生產(chǎn)過程中， 如遇進(jìn)場(chǎng)材料發(fā)生變化并經(jīng)檢測(cè)瀝青混合料的礦料級(jí)配、馬歇爾技術(shù)指標(biāo) 不符合要求時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整配合比，使瀝青混合料質(zhì)量符合要求并保持穩(wěn) 定，必須重新進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。3結(jié)束語在實(shí)際生產(chǎn)中，綜合考慮各種因素的影響，選擇質(zhì)量較好原材料和優(yōu) 化瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)，其次要提高試驗(yàn)人員的操作技能，