董 建 華

(山西省公路工程監(jiān)理技術(shù)咨詢公司，山西 太原 030006)

熱拌瀝青混合料是我國瀝青路面鋪裝最常用的混合料類型，瀝青混合料的配合比設(shè)計要最大程度滿足工程的耐久性與經(jīng)濟(jì)性。其配合比設(shè)計包括三個階段：目標(biāo)配合比設(shè)計階段、生產(chǎn)配合比設(shè)計階段和生產(chǎn)配合比驗證階段。無論哪個階段其工作的中心就是進(jìn)行礦料的組成設(shè)計和最佳瀝青用量的確定兩部分，就是根據(jù)施工使用材料結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂蛱卣骱徒煌吭O(shè)計出一個密實度和內(nèi)摩阻力較高的礦料組成，在這基礎(chǔ)上確定相應(yīng)的最佳瀝青用量。下面我就針對其第一階段(目標(biāo)配合比設(shè)計)進(jìn)行設(shè)計分析。

1 確定混合料類型和級配范圍

2 原材料試驗

瀝青是瀝青混合料中最重要的組成材料，其性能直接影響混合料的各種技術(shù)性質(zhì)。所用瀝青標(biāo)號應(yīng)根據(jù)氣候條件、混合料類型、道路等級、交通性質(zhì)、施工方法等選擇。在氣溫較高、交通繁重的情況下，使用細(xì)粒式或砂粒式混合料時應(yīng)選用稠度高標(biāo)號低的瀝青；渠化交通或上面層也應(yīng)選擇標(biāo)號低的瀝青。瀝青材料試驗時首先要進(jìn)行加熱(80 ℃、無水分石油瀝青通常為135 ℃)，控溫脫水處理(瀝青溫度不超過100 ℃，最后加熱溫度石油瀝青不得超過軟化點以上100 ℃，煤油瀝青不超過軟化點以上50 ℃，不得以采用電爐、煤氣爐直接加熱時必須墊放石棉網(wǎng)，邊加熱邊用玻璃棒輕輕攪拌且加熱時間不超過30 min)，過0.6 mm的濾篩。特別注意：瀝青試樣冷卻后反復(fù)加熱次數(shù)不得超過2次,灌模時不得頻繁攪動瀝青以免混進(jìn)氣泡，試模澆筑完成后養(yǎng)護(hù)時間和刮模時間要嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行。

瀝青三大指標(biāo)試驗時需注意:

1)針入度：循環(huán)恒溫水浴控溫準(zhǔn)確度和室溫要求；針及針連桿重量、硬度和粗糙度要求；標(biāo)準(zhǔn)針用三氯乙烯擦拭后用干凈的棉布擦拭；對儀器的計時和位移要進(jìn)行校準(zhǔn)確認(rèn)。

2)軟化點：試件定位環(huán)安裝及安放面要正確；升溫速率要在試驗前進(jìn)行測試；軟化點80 ℃以上的瀝青要在甘油中進(jìn)行。

3)延度：澆模時切記只在試模底板和兩個側(cè)模的內(nèi)側(cè)表面涂抹甘油滑石粉；試驗時要暫時中斷循環(huán)停止水流；5 ℃,10 ℃,15 ℃,25 ℃時拉伸速率為5 cm/min±0.25 cm/min,低溫時為1 cm/min±0.5 cm/min；注意試驗結(jié)果的記錄方式。

瀝青混合料粗、細(xì)集料的分界為2.36 mm(SMA-13，SMA-16，SMA-20分界為4.75 mm)；試樣制備時要嚴(yán)格按照四分法或分料器法，取樣要均勻切合實際施工，取樣數(shù)量要滿足所有平行試驗的進(jìn)行；試驗時工作溫濕度、稱料質(zhì)量、浸水時間、浸水溫度等要嚴(yán)格按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，平行試驗要確保各種條件相同；填料宜采用堿性石灰?guī)r磨細(xì)的礦粉；粗集料與瀝青粘附等級要在Ⅳ級以上，改善粘附性方法有：1)摻性能良好的抗剝落劑；2)用消石灰或水泥摻量在礦料總量的1%～2%;3)用石灰漿處理;4)用高粘度瀝青。

3 礦料級配組成設(shè)計

瀝青面層壓實厚度不宜小于所用集料公稱最大粒徑的2.5倍～3倍(SMA，OGFC類不宜小于2倍～2.5倍)，避免離析方便施工；對夏高溫、重交通宜選粗型密級配、空隙率高的C型，對冬低溫、輕交通宜選細(xì)型密級配、空隙率低的F型；宜適當(dāng)減少公稱最大粒徑附近的粗集料用量，減少0.6 mm以下部分細(xì)粉用量，形成S型級配曲線，取中等偏高的空隙率；宜在工程設(shè)計級配范圍內(nèi)設(shè)計1組～3組粗細(xì)不同的配比，分別位于設(shè)計級配范圍的上、中、下方，不得有太多的鋸齒交錯，且在0.3 mm～0.6 mm范圍內(nèi)不出現(xiàn)駝峰狀；在高速、一級、城市快速路面層及抗滑磨耗層中，所用石屑總量不能超過天然砂或機(jī)制砂用量；細(xì)集料中石屑含量不能超過總量的50%；熱拌瀝青混合料中天然砂用量不超過集料總量20%，SMA和OGFC混合料不宜使用天然砂。

4 5組瀝青用量制作馬歇爾試件

公稱粒徑大于26.5 mm的瀝青混合料宜用大型擊實法，反之用標(biāo)準(zhǔn)擊實法；集料需烘干冷卻后用四分法或分料器法均勻制備，加熱至拌和溫度以上15 ℃(礦粉單獨加熱)，試模、套筒和底座也需加熱；瀝青按其性能加熱溫度不同，石油瀝青通常為163 ℃，改性瀝青通常為180 ℃，熱拌瀝青混合料加熱不超過175 ℃；攪拌鍋溫度上升至拌和溫度穩(wěn)定后，將稱好加熱的粗細(xì)集料置于拌和機(jī)，用鏟子拌和均勻后加入所需瀝青(用一部分礦粉將粘在容器壁上的瀝青擦拭干凈后倒入鍋中)，攪拌1 min～1.5 min后加入剩余礦粉，繼續(xù)攪拌(總攪拌時間為3 min)；擊實時將加熱的試模、底座涂抹黃油，將稱好的混合料均勻倒入試模(避免粗細(xì)不均)周邊插15次中間插10次(大型分兩次倒入)，上下各墊一張圓紙，測量混和料溫度滿足壓實溫度時方可擊實；檢查擊實導(dǎo)向棒下端壓實頭是否水平、牢固(以免試件左右高低不一)；雙面擊實完畢后量取試件高度至滿足合格范圍，將試模室溫下橫向放置(圓面朝下，由于試件與桌面有間隙混合料較熱可能自由落體，可制作墊塊讓試件與墊塊接觸，避免試件變形)24 h后脫模；稱取每塊試件混合料時均要用鏟子在鍋中上下攪拌，每塊都要粗細(xì)均勻，倒入試模和插搗的手法以及擊實時的溫度都要嚴(yán)格控制，最大程度的減少人為因素引起的誤差；成型下一組時都要用機(jī)制砂將攪拌鍋和拌和葉片擦拭干凈，以免引起實際油石比偏大影響實驗數(shù)據(jù)分析。

5 馬歇爾試驗

馬歇爾試驗儀的上下壓頭與試件一同放入恒溫水槽浸泡，安裝好壓頭要在內(nèi)側(cè)涂抹黃油使試件與壓頭接觸良好；密度測試吸水率小于2%用表干法，大于2%用蠟封法，空隙率大于18%或開級配的混合料用體積法，水中重法測的是表觀密度，其他測的是毛體積密度；馬歇爾試驗要進(jìn)行原點修正。

6 確定最佳瀝青用量

最佳瀝青用量OAC1為密度和穩(wěn)定度的最大值加上空隙率和飽和度的中值四個參數(shù)的平均值；OAC1對應(yīng)的VMA(礦料間隙率)應(yīng)滿足最小值，且位于VMA凹形曲線最小值貧油一側(cè)；當(dāng)存在重載交通、長大縱坡或渠化交通可能產(chǎn)生較大車轍時，OAC1可減小0.3%～0.5%，但對應(yīng)空隙率要符合要求；當(dāng)在寒區(qū)道路、旅游公路、交通量不高的公路，OAC1可提高0.1%～0.3%，同時可適當(dāng)減小空隙率，但不得降低壓實度要求。

瀝青混合料配合比設(shè)計確定最佳瀝青用量常見問題與調(diào)整方法：

1)空隙率與穩(wěn)定度均較低，是瀝青含量較多或細(xì)料偏多所致(解決方法：a.增加粗集料含量提高間隙率;b.滿足耐久性要求下，適當(dāng)降低瀝青含量)。

2)空隙率低，穩(wěn)定度滿足要求，是瀝青含量偏多或主骨料已夠但級配中間斷料檔太長導(dǎo)致，解決方法同上。

3)空隙率滿足要求，穩(wěn)定度低，是混合料級配不佳，礦料本身強(qiáng)度不足，細(xì)長扁平顆粒含量過高，瀝青與礦料黏結(jié)性差導(dǎo)致，可根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整。

4)空隙率高，穩(wěn)定度滿足要求，即使穩(wěn)定度滿足要求也要適當(dāng)降低空隙率，解決方法是適當(dāng)增加細(xì)集料。

5)空隙率高，穩(wěn)定度低，需按前述方法調(diào)低空隙率，如仍不能改善空隙率和穩(wěn)定度則應(yīng)重新選擇礦料。

7 瀝青混合料性能檢驗

礦料的組成設(shè)計和最佳瀝青用量確定后需做進(jìn)一步的試驗檢驗，以驗證瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性(車轍試驗—動穩(wěn)定度)、低溫抗裂性(低溫彎曲試驗—低溫應(yīng)變)、水穩(wěn)定性(浸水馬歇爾試驗—殘留穩(wěn)定度、凍融劈裂試驗—凍融劈裂強(qiáng)度比)和滲水試驗(滲水系數(shù))是否滿足路用技術(shù)要求。所有瀝青混合料性能試驗試件制作時，原材要與之前一致，取樣要均勻，瀝青質(zhì)量要控制準(zhǔn)確，混合料稱量時要攪拌粗細(xì)均勻。

上述就是熱拌瀝青混合料目標(biāo)配合比設(shè)計過程中的注意事項以及會影響試驗結(jié)果的影響因素分析。經(jīng)過上述七個步驟的試驗和驗證滿足要求后，即可生成目標(biāo)配合比設(shè)計報告，進(jìn)入第二階段和第三階段，進(jìn)一步的根據(jù)實際施工情況進(jìn)行調(diào)整，科學(xué)、合理的指導(dǎo)施工。