沥青混凝土配合比优化设计

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　　摘要：随着公路建设的快速发展，有关部门制定了新的《公路沥青路面施工技术规范》，完善了沥青混合料配合比设计方法，本文根据新《规范》的要求，提出了沥青混合料配合比的优化设计，分别从三个方面进行：目标设计、生产设计和生产验证，分析了矿料间隙率对沥青混合料性能的影响规律，针对不同情况的空隙率和稳定度，提出了相应的调整方法，并通过马歇尔实验，来加以检验。
　　关键词：沥青混合料配合比 马歇尔试验 生产配合比
　　一、前言
　　近年来，沥青混凝土路面应用越来越广泛，沥青混凝土配合比直接影响路面的质量，关系到路面的使用寿命。同时，还关系到行车舒适性和安全性。保证路面的质量，从施工的全过程加以控制管理，尤其对沥青混凝土配合比足够重视、认真对待、精心研究、优化设计，最终达到经济、科学、可行、便于施工。如何进行沥青混凝土配合比优化设计是道路技术人员亟待解决的难题。
　　二、沥青混合料配合比优化设计
　　《沥青混合料配合规范》规定采用三个阶段进行沥青混合料的配比设计，这三个阶段分别是：目标配合比设计；生产配合比设计和生产配合比的验证。该配比方法可以使配比过程程序化、深入化，有助于设计结果更符合生产需求，充分指导施工过程。
　　(一)目标配合比设计
　　目标配合比设计是整个过程的开始，结合施工文件要求，选择相应的材料，计算矿料级配比，选择最佳状态的配合比。在计算过程中，通常使试配结果尽量靠近级配范围的中间值，根据《规范》中推荐的，结合实践经验固定一个最佳沥青含量的范围，设计出不同油石比的配置的5到6组材料试件，每组间隔是0.5%，然后分别进行马歇尔稳定度、空隙率、试件密度、流值、沥青最佳沥青用量OAC，然后再按最佳沥青用量OAC制件，做水稳定性检验和高温稳定性检验。最后，判定实验结果，如果达不到设计文件要求则另选材料、调整配合比或者采用其他方法继续做试验，直到符合要求，确定理想的目标配合比。
　　在目标配合比设计过程中，必须重视两个重要指标：混合料空隙率和稳定度。沥青混合料的空隙率是反映沥青路面泛油、松散、裂纹、车辙等病害的最重要指标，矿料间隙率是综合反映沥青混合料质量状况的核心指标，对沥青混合料设计、生产的质量控制有重要作用。这两个指标对调整混合料稳定性和耐久性特别重要, 下面是对他们之间的关系的分析，并根据存在的不同的状态，提出了相应的处理措施。
　　（1）空隙率低，稳定度低。当空隙率低时，可以选择多种方法来增加空隙率：首先，调整矿料的级配，在规定允许的范围之内，适当增加粗集料的比例，同时减小细集料的比例；如果沥青混合料的油石比高于正常量，并且不能被矿料吸收时，可以适当的降低油石比，以增加空隙率。当以上两种方法都不能满足要求时，可以考虑换骨料。一般情况下，选择增加粗集料的比例减小细集料的比例来调整沥青混合料的空隙率和稳定度。
　　（2）空隙率低，稳定度能满足要求。如果稳定度满足要求，但空隙率低时会导致沥青路面泛油和壅包等问题，此时可以适当调整矿料的级配比，适当增大粗集料的比例，减少细集料的用量，同时调整沥青混合料的油石比。
　　（3）空隙率满足要求，稳定度低。如果空隙率满足了要求，但稳定度低，则反映出矿料的质量不好，集料的压碎值和石料的抗压强度不足，并且细长扁平颗粒太多，只能换矿料重新试验，直到满足要求。另外，还可以考虑采用稠度较高的沥青来调节。
　　（4）空隙率偏大，稳定度满足要求。空隙率过高时渗透性好，路面的雨水和空气很容易深入到路表穿过路面，破坏沥青性能，导致过早老化，缩短使用寿命，使沥青路面产生破坏。稳定度满足要求，调整空隙率时，可以适当增加矿粉，尽量选用细的矿粉来调整混合料的空隙率。
　　（5）空隙率高，稳定度低。空隙率高，稳定度低可以通过调整矿料的级配，同时增加沥青的用量，如果不能满足要求，则考虑换用矿质材料重新进行级配设计，直到满足要求为止。
　　(二)生产配合比设计
　　根据试验结果，目标配合比确定后，要根据实际施工情况，进行实际施工的沥青混合料拌和设备进行配比设计。根据路面的结构，确定生产配比的类型，选择符合要求的振动筛。选择振动筛时，必须遵循以下几点：
　　1、振动筛的最大孔径必须满足能够排出超粒径，最大粒径筛孔的颗粒通过量要满足级配要求。
　　2、振动分档必须使各料仓的材料保持平衡，以保证生产效率。
　　3、选择振动筛的孔径必须与试验用孔径尺寸保持一致。试验时，设计目标配合比矿料比例是由冷料仓取样进行试验，在配合比数值（例如：AK一13A沥青抗滑表层的矿质混合料级配范围如表1）接近要求范围的中间值时，按此数值进行拌和，再用热拌和料进行马歇尔试验，试验油石比是确定的目标配合比油石比的0.3%。根据目标配合比用的试验方法确定最佳用油量，最终得出的结果为生产配合比。确定生产配合比根据拌和设备的拌和能力确定每盘料所需的矿料数量和沥青数量。
　　
　　
　　
　　表1矿质混合料级配
　　(三)生产配合比的验证
　　确定生产配合比后在进行施工前，要通过实际施工对预期的目标值进行验证，即从感性的角度评估沥青混合料配比的设计，同时，也要验证施工单位的施工方案，检验施工过程中的拌和、运输、摊铺、碾压等环节的可行性和协调情况。可以从混合料的颜色、均匀情况、碾压后的表面情况进行判断；另外，还可以组织技术人员取样进行定量的检验，同时监督施工的全过程，实时检查设备的设备参数材料的操作情况。最后整理每个阶段的数据，进行总结分析，如果指标不能满足要求，及时作出施工调整或者调整施工工艺，尽可能的做到符合设计要求，汇总报告，上报监理和业主，保障施工顺利进行。
　　三、总结
　　沥青混合料的配合比设计在高等级公路施工过程中，是一个非常复杂而且细致的过程，必须严格按照设计要求，控制各个环节，最终得出可靠的配合比。近年来在公路施工过程中发现，控制混合料的配合比是保证工程的关键。同时，必须从设计的全过程严格控制：首先，严格控制原材料的质量，实时检验原材料；其次；施工单位必须形成完善的自检体系，严格控制材料的规格、混合料的级配组成和沥青用量。沥青用量必须通过马歇尔稳定度试验确定，在施工过程中及时的校验。从设计、选料、试验、施工中任何一个环节，严格控制，加强管理。
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