沥青混合料马歇尔目标配合比设计概述
关键词：沥青混合料马歇尔配合比
内容提要：沥青混合料是一种典型的粘弹性材料，影响其路用性能的因素可分为材料内在性能与外部环境条件。

集料的岩石类型和质量（含颗粒形状、针片状颗粒含量、粉尘和泥土含量、软弱风化颗粒含量、压碎值、磨耗值等物理—力学指标），以及矿料级配，对沥青混凝土的物理—力学性质有较为关键的影响。

本文结合实践，重点阐述了目标配合比设计的意义、重要影响因素、设计过程，为科研和生产应用提供相应的技术指导。

1.前言
近年来，沥青路面在公路面中占居主导地位。

沥青路面具有行车舒适、噪音低、维修方便、可以回收利用等优点，在我国公路中占了极大比重，其中高速公路几乎全部是沥青路面，而在欧洲沥青路面占据公路总量比例的90%，在美国则高达96%。

然而沥青路面在行车荷载、温度应力以及阳光、雨雪等不利条件作用下会发生车辙、疲劳、裂缝、坑槽、松散等破坏，大大影响了路面的使用性能。

随着我国国民经济的迅速发展，公路交通量越来越大，轴载迅速增长，车速不断提高，沥青路面发生的质量问题也越来越多，有的前修后坏，有的使用周期达不到设计年限。

这给沥青路面的使用品质提出了愈来愈高的要求，而影响沥青面层使用性能的重要因素是混合料的级配组成，因
而如何提高路面使用性能成为公路工作者关注的焦点。

2. 目标配合比设计的意义
沥青混合料随着材料科学的不断发展，其用途也越来越广泛，已到了跨行业、跨学科、互相渗透的非常广泛的领域。

混合料配合比设计牵涉到几个方面的内容：
(1)保证摊铺后的强度和所要求的其他性能和耐久性；
(2)要满足施工工艺易于操作而又不遗留隐患的工作性；
(3)在符合上述两项要求下选用合适的材料和计算各种材料用量；
(4)对上述设计的结果进行试配、调整，使之达到工程的要求；
(5)达到上述要求的同时，设法降低成本。

3. 目标配合比设计的重要影响因素
3.1级配类型的选择
选择合适的沥青混合料级配类型是确保沥青凝土路面面层质量的前提。

沥青混凝土面层设计的一般依据是JTG F40-2004 《公路沥青路面施工技术规范》，JTG 052-2000《公路工程沥青基沥青混合料试验规程》，JTG E42-2005 《公路工程集料试验规程》。

我国现行规范规定，上面层沥青混合料的最大粒径不宜超过该层厚的1/2，中面层沥青混合料的集料最大粒径不宜超过该层厚的2/3；沥青路面结构层混合料的集料最大公称尺寸不宜超过该层厚的1/3，对于粗的混合料，这个比例还应减小。

由此分析，厚度一定的沥青面层，若按《公路沥青路面施工技术规范》最低要求选择级配类型，则沥青混合料集料的粒径普遍偏大，何况还有0～5%的颗粒超过最大粒径，这样势必对沥
青混凝土路面的施工带来难以解决的施工难度，如摊铺机的熨平板易拉动大粒径的骨料，尤其比最大粒径大0～5%的超粒径骨料；若采用细料弥补，易破坏沥青混凝土混合料的级配，使局部部位的面层压实度难以控制，或使沥青混凝土面层空隙率偏大，渗水严重等。

这使我们在选材上有了很大的局限性，要实现这一配合比的合理选择，必须通过两种渠道来把关：一是尽量多地考察集料资源；二是拌和机的振动筛一定要根据不同级配类型要求的筛孔专门定做。

3.2原材料的选择
要保证工程质量，必须对工程材料进行严格的选择和检验，这也是在沥青混合料配合比设计前必不可少的一个重要环节。

选择、确定原材料应根据设计文件对路面结构和使用品质的要求，按照《规范》的相关规定，结合地材的供应情况，按照相关试验规程的要求进行检验，然后择优选材，使材料的各项技术指标都符合规定的技术要求。

3.2.1选材原则
组成沥青混凝土的原材料主要有：不同规格的粗集料、细集料、填充料（矿粉）、胶结料（沥青）。

选择原材料按以下原则：技术性好（满足技术指标要求），经济性好，结合环保就地取材。

3.2.2沥青的选择
沥青是沥青混凝土的主要组成材料之一，是决定沥青混合料质量的主要因素。

因此选择沥青时，除了要注意沥青自身品质的优劣以外，还要注意沥青标号对当地环境、空气、气温的适应性，既要兼顾冬季的抗裂性，又要兼顾到夏季的抗塑变能力。

3.2.3粗集料的选择
粗集料在沥青混凝土面层中的作用是通过颗粒间的嵌锁作用提供稳定性，通过其摩擦作用抵抗位移。

其形状和表面纹理都影响沥青混凝土的稳定性，所以选择粗集料时，要严格按照粗集料的技术要求选择。

即压碎值、磨光值、吸水率、粘附性、针偏状颗粒含量等均符合要求。

3.2.4细集料的选择
细集料一般是指天然砂、机制砂、石屑等，在沥青混合料中增加颗粒间嵌锁作用，减少粗集料间的孔隙，从而增加混合料的稳定性。

选择细集料时，除考虑应满足规范规定的技术指标外，还应考虑级配情况、与沥青的粘结力以及耐磨性和对混合料的稳定性。

3.2.5填料的选择
选择填料时一定要考虑能否满足亲水性和细度要求，能否改善沥青与集料的粘结力。

根据集料的性质不同选择不同的填料，对于碱性集料，可选择磨细的石粉作填料；对于中性材料，可使用磨细的石灰石粉；另外，根据不同情况还可选用水泥消石灰等作填料。

4.目标配合比设计
根据设计文件结构层的要求，选择相应的合格材料，先进行矿料级配比计算，找出最佳状态的配合比。

一般情况下应使试配结果尽量靠近级配范围的中值。

参照《规范》推荐，根据以往经验固定一个最佳沥青含量的范围，以0.5%间隔的不同油石比配置5～6组试件，分
别进行马歇尔稳定度、孔隙率、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。

根据验证结果，若达不到相关规定则另选材料、调整级配或采取其他措施重做试验，直到符合要求，确定出较理想的目标配合比。

目标配合比设计解决的关键问题主要有以下几个方面：
4.1组成材料性质研究
因为沥青混合料的技术性质取决于组成材料的性质，组成配合比例和混合料制备工艺，因此需先研究沥青，粗集料，细集料等沥青混合料所包括材料的性能和质量要求，以确保沥青混合料满足施工要求。

4.2确定沥青混合料类型
根据道路等级，路面类型和所处结构层位确定沥青混合料的类型。

4.3确定级配范围
根据确定的沥青混合料类型，查阅规范，确定混合料的级配范围。

4.4、进行矿质混合料配合比计算
4.5确定沥青最佳用量
5.结语
由于沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性、疲劳耐久性等这些性能的需求往往是互相制约的,设计过程中,优化混合料某一种性能很可能就会影响到另一方面的性能。

比如说，为了提高高温抗车辙能力，往往就采用较低标号沥青，级配采用较粗级配，减少沥青用量，增加粗集料。

但是这样就会造成混合料的低温劲度较大、发脆，很容易产生开裂，疲劳耐久性能差。

而为了提高沥青混合料低温
抗裂性能，则希望使用标号较高的沥青和级配较细的混合料，但遇到高温天气就很容易出现软化、泛油、车辙等病害。

因此沥青混凝土的材料选择和组成设计，实际上是在各种路用性能之间选择一个平衡点或者突出某一方面的性能。

因此，国内外一直致力于开展基于路面使用性能的沥青混合料材料组成设计研究，力图能够使其设计方法和路用性能建立起量化关系，力图得到一个高温抗永久变形能力强、在使用期间不易产生明显水损害和冬季抗低温开裂性能好的矿料级配,故此，沥青混合料马歇尔目标配合比设计在科研与生产中至关重要，需要我们不断的研究和完善。

参考文献：
[1]沈金安.沥青及沥青混合料路用性能.人民交通出版社.2012.5.
[2]沈金安，姬菊枝.道路沥青及沥青混合料使用性能.公路交通科
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[3]刘忠信.道路沥青标准若干指标的讨论.石油炼制与化工.2007,5.。