沥青混凝土配合比设计沥青混凝土配合比设计[内容提要]:路面用沥青混凝土的配合比设计方法及其施工中的优化。

关键词：沥青混凝土、配合比、设计。

1.适用范围：本方法适用于高等级公路沥青混凝土面层的配合比选定及施工中配合比调整。

2.工程概况：高寒地区二级公路沥青混凝土面层。

绥满公路博克图—牙克石段A标段沥青面层施工。

3.设计过程：按沥青路面施工技术规范要求全过程的沥青混合料配合比设计分为三个阶段进行。

第一阶段称目标配合比设计阶段，第二阶段称生产配合比设计阶段，第三阶段称生产配合比验证阶段。

通过这沥青混合料的配合比设计用马歇尔试验进行。

3.1目标配合比设计及计算目标配合比设计的目的就是确定各种规格矿料的配合比，按选定的矿料配合比采用不同沥青用量制备马歇尔试件并通过马歇尔试验确定最准沥青用量，流程图见图一。

所选定的配合比供确定各冷料仓供料的比例用。

3.1.1选择目标矿料级配根据工程要求及实际情况，我们选择配制AC~16 I 型多碎石沥青混凝土。

配合比计算需要的各种矿料筛分结果见表3-1。

用图解法（图3-1）确定各矿料用量百分比为1-2cm 碎石38.5%、0.5-1cm碎石16%、砂14%、石屑18.5%、矿粉13%。

依照《公路沥青路面施工技术规范》矿粉用量13%显然是过高的，所以经计算初步确定为1-2cm碎石44%、0.5-1cm碎石11%、石屑14%、砂24%、矿粉7%，规范允许计算结果见表3-2符 合表3-1各矿料筛分结果矿料种类下列各筛孔通过的百分率(%) 191613.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0..075 1-2c m 碎石 100 98.8 76.6 27.9 0.4 0.3 0.2 0.1 0.5-1c m 碎石100 100 100 99.9 56.7 4.7 0.6 0.3 0.2 0.1 石屑 100 100 100 100 99.6 74.9 32.8 9.3 2.6 1.4 0.3 砂 100 100 100 99.3 8968.7 5636.7 20.1 1.1 0.6 矿粉100100100100100 10010099.498.39386.8表3-2矿料合成配矿料种类下列各筛孔通过的百分率1916 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075 1-2c m 碎石 44 43.5 33.8 12.3 0.2 0.1 0.1 0.1 0.5-1c m 碎石11 11 11 10.9 6.2 0.5 砂24242423.821.416.513.48.84.80.30.1马歇尔试验稳定度max空隙率流值饱和度残留稳定度沥青用量OAC 1OAC 2OAC与标准对照石屑14 14 14 14 13.9 10.5 4.6 1.3 0.4 0.2 0.1 矿粉7 7 7 7 7 7 7 7 6.9 6.7 6.1 合成级配100 99.5 89.8 68.1 48.7 34.6 25 17.2 12.1 7.2 6.4 级配范围100 95-100 75-90 58-78 42-63 32-50 22-37 16-28 11-21 7-15 4-8 按上述矿料配合比制作马歇尔试件所得马歇尔试验数据见表3-3。

表3-3 马歇尔试验结果一序号油石比% 密度(g/cm3)稳定度(KN) 流值(0.01mm)1 4 2.75 2.21 27.42 4.5 2,.68 2.68 33.43 5 2.11 3.52 29.64 5.5 2.117 3.35 29.65 6 2.115 3.03 30.0可见,此配合满足不了稳定度大于5KN的要求,疑为矿料级配问题，所以调整矿料级配.重新计结果为1-2cm碎石48%、0.5-1cm碎石为9%、石屑为12%、砂为24%、矿粉为7%，合成级配见表3-4。

表3-4矿料合成级配矿料种类下列各筛孔通过的百分率(%)191613.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075 1-2c m碎石4847.4 36.8 13.5 0.20.1 0.10.5-1c m碎石9999 5.10.4 0.1砂24242423.8 21.416.5 13.4 8.8 4.8 0.3 0.1 石屑12121212129.0 3.9 1.1 0.3 0.2矿粉77777777 6.9 6.7 6.1 合成级配100 99.4 88.8 65.2 45.73324.4 17127.2 6.2 级配范围100 95-100 75-90 58-78 42-63 32-50 22-37 16-28 11-21 7-15 4-8 3.1.2.必需的原材料试验数据对于沥青混合料的各种组成材料(含沥青、粗集料、细集料和填料)都要针对规定的技术要求用有关试验规程的相应试验方法进行试验，检验其中是否符合规定要求。

本次设计的各种原材料的试验数据见表3-5，筛分结果见表3-1。

3.1.3热拌沥青混合料马歇尔试验技术标准参看《公路沥青路面施工技术规范》我国二级公路沥青路面技术标准摘录表3-6中。

表3-5各原材料试验数据原料种类试 验 项 目视密度 （g/cm 3）堆积密度 （g/cm 3）相对视密度 （g/cm 3） 吸水率 % 压碎值指数% 亲水系数沥青 1.011 1.007 1-2cm 碎石 2.630 1.395 2.630 1.15 14 0.5-1cm 碎石 2.630 1.345 2.630 1.2 14 石 屑 2.630 1.255 2.630 河砂 2.450 1.495 2.450 矿粉2.5230.61表3-6热拌沥青混合料马歇尔试验技术标准试验项目 击实次数 稳定度KN 流值0.1mm 空隙率% 沥青饱和度% 标准I 型两面各50次>5.020~453~670~85(1).计算击实沥青混合料的理论密度沥青混合料的理论密度是指压实沥青混合料试件全部为矿料(包括内部的孔隙)和沥青所组成的最大密度。

理论密度用公式（3-1）计算(3-1)tp —— 理论密度（g/cm 3）P 1…P n —— 各种矿料的配合比（矿料总和为100）（%）waa n n at p r p r p r p r p r p p p ⨯++⋅⋅⋅++++=332211100nr r ⋅⋅⋅1 —— 各种矿料的相对视密度p a —— 油石比r a —沥青相对密度（25/25）P W ——水的密度（g/cm 3）（2）沥青混合料的空隙率的计算空隙率是指压实沥青混合料中被沥青包裹的矿料间为空气所占的空隙体积用公式（3-2）计算100)1(⨯-=tsVV ρρ(3-2)其中： VV —— 试件空隙率（%）P S ——试件视密度（g/cm 3）P t ——试件理论密度（g/cm 3）空隙率过小，高温季节沥青面层容易产生泛油现象。

空隙率过大，沥青面层的透水性大、雨季进入路面的水就多，而且沥青容易老化。

（3）、矿料间隙率矿料间隙率是压实沥青混合料矿料颗粒之间空隙的体积。

它包括空气所占体积和填充矿料间隙沥青所占的体积以占矿料总体积的百分率表示，用公式（3-3）计算VVVA VMA +=(3-3)其中 wasbp r PP VA ⨯⨯=V MA ——矿料间隙率%VV ——空隙率%VA ——沥青体积百分率%P b ————沥青质量占沥青混合料总质量的百分率%（4）、沥青饱和度沥青饱和度是以矿料间隙率的百分率表示的有效沥青体积，用公式（3-4）计算。

100⨯=VMAVAVFA （3-4） 其中VFA ——沥青混合料的沥青饱和度（%）沥青饱和度应控制在规定的范围内，以预防沥青混合料在高剪应力作用下不稳定或沥青加速老化。

3.1.4验证矿料配合比及计算最佳沥青用量本次设计马歇尔试验数据见表3-7。

表3-7 马歇尔试验数据二油石比（%）理论密度（g/cm 3）视密度（g/cm 3） 空隙率（%） 饱和度（%） 稳定度（KN ） 流值（0.1mm ） 马氏模数（KN/mm ）42.4322.2856.0 58.9 5.4 24.4 2.24.5 2.416 2.302 4.7 67.6 6.8 26.7 2.5 5 2.399 2.310 3.7 74.8 7.2 29.2 2.55.5 2.385 2.307 3.3 78.3 5.9 32.5 1.8 62.3692.3052.779.94.739.71.2依照表3-7绘制图3-2、图3-3、图3-4、图3-5、图3-6，然后依据上述图形中达到规定要求范围的沥青用量绘制图3-7。

图 3-2 稳定度44.555.566.577.53.544.555.566.5沥青用量(%)稳定度(K N )图 3-3 视密度2.282.2852.292.2952.32.3052.312.3153.544.555.566.5沥青含量(%)密度图 3-4 空隙率22.533.544.555.566.53.544.555.566.5沥青含量(%)空隙率(%)图 3-5 流值2025303540453.544.555.566.5沥青含量(%)流值(0.1m m )图3-6 沥青饱和度556065707580853.544.555.566.5沥青含量(%)沥青饱和度(%)图 3-7 符合要求的沥青用量34567沥青含量(%)沥青饱和度流值空隙率密度稳定度在图3-2中取曲线最高点即稳定度最大点沥青用量为a1=4.9（%）,在图3-3中取曲线最高点即视密度最大点沥青用量a2=5.05（%），在图3-4中取空隙率符合要求部分中值的沥青用量a3=4.6（%），则最佳沥青用量一为a1、a2、a3的平均值：OAC1=（a1+a2+a3）/3=4.85取图3-7中符合规范要求沥青用量范围的中值为最佳沥青用连量二：OAC2=（OACmin+OACmax）/2=（4.65+5.75）/2=5.2配合比设计的最佳沥青用量为：OAC=（OAC1+OAC2）/2=5.03.2生产配合比设计本阶段要求拌合机试拌，以验证目标配合比设计的矿料配合比以及沥青用量是否附合规范要求，从而调整矿料组成及配合比，流程图见图二。

图二：料场集料校核颗粒组成热料仓集料筛分试验室定的目标配合比热料仓集料配合比设计马歇尔试验检验确定最佳沥青用量3.2.1检验料场集料颗粒组成对沥青拌和厂的各种粗细集料重新取样进行筛分试验，如筛分结果发现集料颗粒组成与目标配合比设计时的颗粒组成有明显差别，要重新进行矿料配合比计算，经筛分、料场集料与取样集料颗粒组成无明显差别。

3.2.2热料仓集料筛分试验取加热过混合料进行筛分。