热拌沥青混合料配合比设计与施工技术

热拌沥青混合料配合比设计与施工技术

唐蓉

张掖大地公路建设养护科技有限公司甘肃张掖734000

摘要：热拌沥青混合料是我国现阶段路面施工主要的采用方法。一年来，我在高速公路面层工程工作实践中，对工程设计如何更加科学，如何因地制宜合理选择面层结构和材料，如何保证工程进度和施工质量有比较深刻的体会，也积累了一些经验。在此，我非常高兴与从事公路建设事业的同仁们就有热拌沥青混合料的设计与施工技术进行交流和探讨。

关键词：热拌沥青混合料；设计；施工

一．目标配比设计

1、确定工程设计级配范围

1.1沥青路面工程的混合料设计级配范围由工程设计文件或招标文件规定，密级配沥青混合料的设计级配宜在《公路沥青路面施工技术规范（JTGF40-2004）》规定的级配范围内，根据公路等级、工程性质、气候条件、交通条件等，通过对条件大体相当的工程使用情况进行调查研究后调整确定。

1.2调整工程设计级配范围宜遵循下列原则。

1.2.1首先按《公路沥青路面施工技术规范（JTGF40-2004）》确定采用粗型或细型混合料。

1.2.2为确保高温抗车辙能力，同时兼顾低温抗裂性能的需要。

1.2.3根据公路等级和施工设备的控制水平，确定的工程设计级配范围应比规范级配范围窄，其中4.75mm和2.36mm通过率的上下限差值宜小于12％。

2、材料选择与准备

2.1配合比设计的各种矿料必须按现行《公路工程集料试验规程》规定的方法，从工程实际使用的材料中选取样品。

2.2配合比设计所用的各种材料须符合气候和交通条件的需要，其质量应符合《公路沥青路面施工技术规范（JTGF40-2004）》的技术要求。

3、矿料配比设计

3.1矿料级配曲线按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》T0725的方法绘制。

3.2对高速公路和一级公路，在工程设计级配范围内计算1～3组粗细不同的配比，绘制设计级配曲线。

3.3选择适宜的沥青用量，制作几组级配马歇尔试件，测定VMA，初选一组满足或接近设计要求的级配作为设计级配。

4、马歇尔试验

4.1配合比设计马歇尔试验技术标准按《公路沥青路面施工技术规范（JTGF40-2004）》规定执行。

4.2沥青混合料试件的制作温度按《公路沥青路面施工技术规范（JTGF40-2004）》方法确定，并与施工实际温度相一致。

4.3按式（1）计算矿料混合料的合成毛体积相对密度γsb。

γsb=100/（P1/γ1+P2/γ2+…Pn/γn）（1）

4.4按式（2）计算矿料混合料的合成表观相对密度γsa。

γsa=100/（P1/γ′1+P2/γ′2…+Pn/γ′N）·······（2）

4.5按式（3）或按式（4）预估沥青混合料的适宜的油石比Pa或沥青用量为Pb。

Pa＝Pa1×γsb/γsb·······（3）

Pb＝Pa/（100+Pa）×100····················（4）

5、确定矿料的有效相对密度

5.1对非改性沥青混合料，宜以预估的最佳油石比拌和2组的混合料，采用真空法实测最大相对密度，取平均值。然后由式（5）反算合成矿料的有效相对密度γse。

γse＝（100-Pb）/（100/γt-Pb/γb）·················（5）

5.2对改性沥青及SMA等难以分散的混合料，有效相对密度宜直接由矿料的合成毛体积相对密度与合成表观相对密度按式（6）计算确定，其中沥青吸收系数C值根据材料的吸水率由式（7）求得，材料的合成吸水率按式（8）计算：

γse＝C×γsa+（1-C）×γsb·············（6）

C=0.033wx2-0.2936wx+0.9339········（7）

wx=（1/γsb-1/γsa）×100··················（8）

5.3以预估的油石比为中值，按一定间隔，取5个或5个以上不同的油石比分别成型马歇尔试件。

5.4测定压实沥青混合料试件的毛体积相对密度γf和吸水率，取平均值。

6、确定沥青混合料的最大理论相对密度

6.1当只对其中一组油石比测定最大理论相对密度时，也可按式（9）或（10）计算其他不同油石比时的最大理论相对密度γti。

6.2对改性沥青或SMA混合料宜按式（9）或（10）计算各个不同沥青用量混合料的最大理论相对密度。

γti＝（100+Pai）/（100/γse+Pai/γb）···············（9）

γti＝100/（Psi/γse+Pbi/γb）···············（10）

6.3按式（11）、（12）、（13）计算沥青混合料试件的空隙率、矿料间隙率VMA、有效沥青的饱和度VFA等体积指标，取1位小数，进行体积组成分析。

VV=（1-γf/γt）×100··············

VMA=（1-γf/γsb×Ps）×100%···············

VFA=（VMA-VV）/VMA×100················

6.4进行马歇尔试验，测定马歇尔稳定度及流值。

7、确定最佳沥青用量（或油石比）

7.1按《公路沥青路面施工技术规范（JTGF40-2004）》方法，确定均符合《公路沥青路面施工技术规范（JTGF40-2004）》规定的沥青混合料技术标准的沥青用量范围OACmin～OACmax。

7.2根据试验曲线的走势，按下列方法确定沥青混合料的最佳沥青用量OAC1。

7.2.1在曲线图上求取相应于密度最大值、稳定度最大值、目标空隙率、沥青饱和度范围的中值的沥青用量a1、a2、a3、a4。按式（14）取平均值作为OAC1。

OAC1=（a1十a2十a3十a4）/4···········（14）

7.2.2如果在所选择的沥青用量范围未能涵盖沥青饱和度的要求范围，按式（15）求取3者的平均值作为OAC1。

OAC1=（a1十a2十a3）/3·············（15）

7.3以各项指标均符合技术标准（不含VMA）的沥青用量范围OACmin～OACmax的中值作为OAC2。

OAC2=（OACmin十OACmax）/2···············（16）

7.4通常情况下取OAC1及OAC2的中值作为计算的最佳沥青用量OAC。

OAC=（OAC1十OAC2）/2·················（17）

7.5按（17）计算的最佳油石比OAC，检验是否能满足《公路沥青路面施工技术规范（JTGF40-2004）》

7.6检查图中相应于此OAC的各项指标是否均符合马歇尔试验技术标准。

7.7根据实践经验和公路等级、气候条件、交通情况，调整确定最佳沥青用量OAC。

7.8按式（18）及（19）计算沥青结合料被集料吸收的比例及有效沥青含量。

Pba＝（γse-γb）/（γse×γsb）×γb×100············（18）

Pbe＝Pb-（Pba/100）×Ps············（19）

Vb＝γf×Pbe/γb················（20）

Vg=100-（Vbe+VV）··············（21）

7.9检验最佳沥青用量时的粉胶比和有效沥青膜厚度

7.9.1按式（22）计算沥青混合料的粉胶比，符合规范要求。

FB＝P0.075/Pbe·················（22）

7.9.2按式（23）的方法计算集料的比表面，按式（24）估算沥青混合料的沥青膜有效厚度。

SA=Σ（Pi×FAi）·················（23）

DA＝Pbe/γb×SA×100··············（24）

8、生产配比设计

8.1生产配比设计参照以上目标配比设计步骤进行。

8.2在进行矿料级配设计时，矿料取样应在干拌5次以后进行。

9、配合比设计检验

9.1对用于高速公路和一级公路的密级配沥青混合料，需在配合比设计的基础上按《公路沥青路面施工技术规范（JTGF40-2004）》要求进行性能的检验，不符合要求的沥青混合料，必须更换材料或重新进行配合比设计。

10配合比设计报告

10.1配合比设计报告应包括工程设计级配范围选择说明、材料品种选择与原材料质量试验结果、矿料级配、最佳沥青用量及各项体积指标、配合比设计检验结果等。

二、热拌沥青混合料面层施工问题

沥青表面处治层铺法施工弊病多，现在常采用的面层结构为热拌沥青混合料，用机械拌和摊铺，面层结构和施工工艺能较好的控制油石比、厚度、密实度和平整度，而且无需返油和成型期，施工期可延长。热拌沥青混合料面层施工应注意：下封层施工无论哪种基层结构在洒封层油之前必须对路面进行彻底清扫，清扫前必须洒水，否则无法将路面浮土灰尘清扫干净。对矿料的要求：县乡公路油面层采用3cm厚细粒石拌和料能满足封水和油面稳定耐磨耗的要求。拌和、摊铺和碾压：沥青混合料拌和时关键要控制好油石比和拌和温度，温度太低则矿料与沥青混合不均匀，难以碾压密实。

三、结束语

热拌沥青混合料设计与施工是一项系统工程。施工前期，施工单位要进行一系列的材料标准试验；施工过程中每一道工序都要执行有关施工技术操作规程，每完成一道工序都要严格进行质量检验和评定。为此，公路工程试验人员和施工技术人员必须不断地提高自身素质，努力使热拌沥青混合料路面坚实、平整、稳定、耐久，使其取得应有的经济效益和社会效益，为公路建设做出贡献。

参考文献：

[1]张超，郑南翔，等.路基路面试验检测技术，2004，279-285.

[2]交通部公路科学研究所.《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》.北京：人民交通出版社，2000.8-15.

[3]交通部公路科学研究所.《公路沥青路面施工技术规范》.北京：人民交通出版社，2004.25-34.