瀝青混合料配合比優化設計與質量控制一、瀝青路面的特點1、表面平整、無接縫、行車舒適。2、耐磨。3、振動小、噪音低。4、施工期短。5、養護維修方便。6、適宜于分期修建，等二、瀝青路面的主要病害1、水損害：松散、坑槽原因：空隙率過大，透水；路面積水；瀝青與集料的粘附性差空隙率過大的原因：（1）原材料級配不穩定或拌和機不穩定，造成混合料配合比失控；（2）運輸攤鋪過程中混合料出現離析；（3）混合料溫度低造成壓實度不足；（4）碾壓機械噸位小或碾壓遍數少造成壓實度不足。2、車轍原因：（1）內因：混合料高溫穩定性不足。（2）外因：高溫與超載。四、材料選擇與檢驗原材料的品種和質量，對瀝青路面的質量影響巨大，必須謹慎選擇與檢驗，這是搞好路面質量的基礎工作。1、瀝青高速公路、一級公路的各個層次，應優先選用A級瀝青。對高速公路、一級公路的下面層及以下層次，二級及二級以下公路的各個層次，也可以選擇B級瀝青對有抗車轍要求的瀝青路面，路面的上、中、下面層最好選用改性瀝青。對透層油應選擇慢裂型乳化瀝青，如PC-2、PA-2、PN-2或液體石油瀝青。對下封層應選擇快裂型乳化瀝青，如PC-1、PA-1或熱瀝青。對粘層油應選擇快裂或中裂型乳化瀝青，如PC-3、PA-3。由于瀝青路面的車轍是瀝青路面主要且較為普遍的病害，所以改性瀝青的使用也變得越來越普遍，尤其在高速公路上，不僅上面層，連中、下面層也出現了普遍采用改性瀝青的趨勢，用以提高瀝青路面的高溫穩定性，延緩或減輕車轍的出現。下面是某高速公路中、上面層采用的MAC70號改性瀝青技術要求MAC70號改性瀝青技術要求技術指標MAC70號改性瀝青針入度25℃,100g，5s（0.1mm）35~60針入度4℃,200g，60s（0.1mm）12~35軟化點，環球法，不小于75動力粘度，60℃，（Pa·S）不小于300閃點，不小于230溶解度（%）不小于99旋轉薄膜烘箱試驗后殘留物質量變化，不大于±1.0針入度比，25℃（%）不小于70從表中可以看出，相對于規范中改性瀝青的技術要求，對MAC70號改性瀝青提出了更高的標準，特別是針入度較低，軟化點較高，有利于提高高溫穩定性。在剛剛碾壓完畢的半剛性基層上及時噴灑透層油，瀝青能很好的透入基層，這對保護基層、提高基層的防水能力、提高基層與面層的粘結力具有重要意義，同時由于不再需要覆蓋灑水養生，對降低成本、節約投資、提高效益也大有好處。瀝青規范反復強調這一點，應該是一種重大進步，在工程實踐中也充分證明了這一點。粘層油主要用于增強層間粘結力，避免層間滑動，提高密水性和抗車轍能力，要求用量少，灑布均勻，用快裂或中裂型乳化瀝青，不能用慢裂型化乳化瀝青，也不能用熱瀝青或液體石油瀝青。總之，瀝青的選擇對瀝青路面的質量至關重要，不能馬虎。緊接下來，就是瀝青的質量檢驗問題。瀝青質量檢驗的重要性不言而喻，必須按規范規定的標準和頻率認真進行。工程開工前和施工過程中，應取樣做幾次全檢，日常施工可對三大指標進行檢驗。乳化瀝青日常施工中可只對蒸發殘留物含量和破乳速度進行檢驗。集料的質地是天然形成的，很難人工改變，而集料的形狀（粒形）、粗細均勻性（級配穩定性）潔凈程度是由加工工藝、生產規模等人工因素決定的。恰恰是人工因素的不理想，多年來一直制約著瀝青料質量的提高，如破碎工藝落后造成針片狀顆粒過多；生產規模小造成不得不從多家石料廠進料，形成粗細不勻、級配不穩；工藝落后造成集料的粉塵含量太多；天然砂用量過高造成內摩阻力降低、碾壓、推移等。令人可喜的是，近幾年隨著市場經濟的進一步發展和質量意識的提高，一批現代化大型石料廠逐漸成長起來。它們均采用的大型反擊式或沖擊式石料粉碎機，而且配有先進的水洗除塵設備，生產的碎石粒形好，針片顆粒非常少；產量大，解決了級配不穩定的問題；粉塵含量少，石料潔凈，提高了瀝青與集料的粘附性；水洗機制砂產量高，粉塵少，基本滿足細集料需要，可以少用或不用天然砂或石屑。不論是SMA上面層還是瀝青混凝土中、下面層，所用填料均采用石灰巖磨細礦粉。為了增加瀝青與集料的粘附性，目前很多工程都規定，在磨制礦粉的過程中，要加入不超過礦粉總量的30％，且不超過礦料總量2％的生石灰粉替代礦粉。據介紹，用生石灰水浸泡過的石料較之未浸泡過的，粘附性有很大提高。這對提高路面的抗水損害能力意義重大。對于瀝青路面的碎石應做到：中、下面層所用石灰巖必須采用反擊式破碎機生產的碎石，必須在生產過程中進行水洗除塵，且同一合同段的碎石來自同一廠家。瀝青面層用細集料宜采用機制砂，機制砂要采用水洗除塵，少用或不用天然砂；上面層采用玄武巖碎石和玄武巖機制砂，且在生產過程中進行水洗除塵。礦粉均采用磨細石灰巖礦粉，且在生產過程中摻加不超過30％，且不超過礦料總量2％的生石灰粉。填料的塑性指數要＜4%。3纖維穩定劑在SMA混合料中，一般均加入纖維穩定劑，防止瀝青析漏。纖維穩定劑可采用木質素纖維、礦物纖維。目前工程上多采用木質素纖維，使用前，要按規范要求對木質素纖維進行質量檢驗。五、配合比設計瀝青路面的配合比設計可分為三個階段，即目標配合比設計階段、生產配合比設計階段和生產配合比驗證階段。1目標配合比設計目標配合比設計的目的是：確定瀝青混合料中各種材料的比例，使按這一比例生產的瀝青混合料的物理力學性能滿足規范要求，生產的瀝青路面具有良好的路用性能和耐久性。目標配合比設計也可以分為兩個階段：礦料配合比設計和最佳瀝青用量設計。（1）根據已有成功經驗，確定工程設計級配范圍規范只給出了一個很寬的級配范圍，還需要根據本地區已有成功經驗，為本工程確定一個設計級配范圍。就礦料級配而言，最佳級配是相對的，并沒有一個放之四海而皆準的標準，需要重視對成功經驗的借鑒，成功的就是正確的。工程設計級配范圍一般由設計單位或科研咨詢機構提供，也可以參考采用規范條文說明中各科研機構所推薦的級配范圍。（2）對各級礦料進行篩分，進行礦料配合比設計對礦料進行篩分要用水篩法，特別是機制砂、石屑、天然砂、礦粉，干篩將得不出正確的結果。礦料配合比設計可采用圖解、數解、試驗軟件來進行。目前的試驗軟件均能直接進行設計。要對礦料配合比進行反復調整，使級配曲線達到理想狀態，特別要注意控制點和禁區。在確定了配合比之后，再選擇兩個對比配比，使其合成級配一條偏粗、一條偏細，作為優選之用。用三個礦料配合比，用預估的最佳瀝青用量，分別做馬歇爾試驗，根據三個配合比的物理力學指標，從中選出一個最好的礦料配合比，作為一下步最佳瀝青用量設計之用根據瀝青用量和各種物理力學指標關系曲線所體現出的規律，按下列方法選擇最佳瀝青用量OAC1;----在曲線上求取相應密度最大值、穩定度最大值、目標空隙率（或中值）、瀝青飽和度范圍中值的瀝青用量a1、a2、a3、a4，取其平均值作為OAC1，即：OAC1＝（a1＋a2＋a3＋a4）/4。----如果所選擇的瀝青用量范圍未能涵蓋瀝青飽和度的要求范圍，則：OAC1＝（a1＋a2＋a3）/3。----如果所選擇的瀝青用量范圍，密度或穩定度沒有出現峰值時，可直接以目標空隙率所對應的瀝青用量a3作為OAC1，但OAC1所對應的各項馬歇爾指標必須合格，即必須處在OACmin～OACmax的范圍內，否則應重新進行配合比設計。以各項馬歇爾指標均合格（不含VMA）的瀝青用量范圍OACmin～OACmax的中值作為OAC2。即：OAC2＝（OACmin＋OACmax）/2。確定OAC：通常情況下取OAC1和OAC2的中值作為最佳瀝青用量OAC，即：OAC＝（OAC1＋OAC2）/2OAC所對應的礦料間隙率VMA應符合規范要求，宜位于VMA凹形曲線最小值的貧油一側。（5）其它指標計算①計算瀝青結合料被集料吸收的比例及有效瀝青含量。②檢驗粉膠比和有效瀝青膜厚度。粉膠比宜符合0.6～1.6的要求。對常用的公稱最大粒徑為13.2～19mm的密級配瀝青混合料，粉膠比宜控制在0.8～1.2范圍內。③計算集料的比表面積和瀝青膜有效厚度。（6）配合比的檢驗對用于高速公路和一級公路的密級配瀝青混合料，需在配合比設計的基礎進行各種使用性能的檢驗。①高溫穩定性檢驗對公稱最大粒徑等于或小于19mm的混合料，要進行車轍試驗，其動穩定度應符合規范或招標文件要求。②水穩定性檢驗要按規定的試驗方法進行浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗，其殘留穩定度和殘留強度比必須符合規范要求。③低溫抗裂性能檢驗對公稱最大粒徑等于或小于19mm的混合料，按規定方法進行低溫彎曲試驗，其破壞應變宜符合規范要求。④滲水系數檢驗利用輪碾成型機成型的車轍試件，架空進行滲水系數試驗，其結果宜符合規范規定2生產配合比設計對于間歇式拌和機，在目標配合比完成之后，在試驗段鋪筑之前，必須進行生產配合比設計。為什么要進行生產配合比設計：①各種原材料（礦料）經過冷料倉，按目標配合比確定的比例混合后，經過烘干筒加熱，經過振動篩篩分后進入各個熱料倉，形成了4～5種新規格的材料。在生產過程中，這幾種料按什么比例使用，則必須通過生產配合比來確定。②生產配合比的礦料合成級配曲線不可能和目標配合比的合成級配曲線完全重合，也就是說，礦料級配必定發生了變化，目標配合比所確定的最佳瀝青用量是否還適用？必須進行檢驗。③礦料經過烘干、篩分、受到磨損，棱角性發生變化，內摩阻力降低，目標配合比所確定的礦料級配曲線和瀝青含量是否仍然適用？也要進行檢驗。（2）礦料配比設計開啟攪拌機，按目標配合比確定的礦料配比上料、烘干、篩分，使各熱料倉中存有相當數量的料。將各熱料倉中的料逐一放出，形成料堆，從料堆的上、中、下各部位取料混合形成試樣，試樣一定要有代表性。將各個試樣進行篩分，按礦料配比設計方法進行配合比設計，礦料合成級配曲線要盡量與目標配合比礦料合成級配曲線相一致。在此基礎上，再擬定兩個配合比，使其級配曲線處在確定的級配曲線上、下兩側，做優選之用。以目標配合比所確定的最佳瀝青用量，以礦料配比設計確定的三個礦料配合比，用拌和機分別出料，取樣成型馬歇爾試件，測定各項馬歇爾指標和路用性能指標，從中確定一個各項指標都比較理想的礦料配合比。3生產配合比驗證生產配合比設計所用混合料雖是用拌和機拌制的，但并沒有大批量連續生產；馬歇爾試件的體積狀態與生產過程中經運輸、攤鋪、碾壓所形成的路面的實際狀態也有差別。因此，必須鋪筑試驗路段，取樣進行馬歇爾試驗，同時從路上鉆取芯樣觀察，測定空隙率大小，由此確定生產用的標準配合比。標準配合比的礦料合成級配中，至少下列幾個篩孔（0.075mm，2.36mm，4.75mm及公稱最大粒徑）的通過率接近優選的工程設計級配范圍的中值，并避免在0.3～0.6mm處出現駝峰。對確定的標準配合比，宜再次進行車轍試驗和水穩定性檢4確定施工級配允許波動范圍瀝青混合料的礦料級配對瀝青路面的抗車轍能力、抗水損害能力、抗滑力影響巨大，施工中必須保持穩定，避免發生較大的波動。施工技術規范或招標文件中，對礦料級配的波動范圍均做出了明確的規定，應在標準配合比礦料級配的基礎上確定級配波動范圍。標準配合比的礦料級配如何取值？經試驗路驗證通過的生產配合比即為標準配合比，按標準配合比出料時多次抽提篩分的礦料級配曲線的平均值即可作為標準級配。在此基礎上，礦料級配允許波動的上下邊界線之間的范圍即為允許波動范圍。在以后的生產中，抽提篩分的礦料級配曲線必須落在這個范圍內。六、瀝青路面施工質量控制1原材料瀝青路面材料用量大，使用消耗快，施工過程中必須不停地進料。一定要把好進料關，這是搞好瀝青路面施工質量的基礎。（1）瀝青瀝青作為結合料，是瀝青混合料中最重要的材料，一旦質量出現問題，后果不堪設想。施工中除做幾次全檢外，要按規范規定的頻率對三大指標進行檢驗。（2）集料對集料，要控制好石質、粒形、級配。石質好，堅硬耐磨，不易壓碎，能長期保持其棱角性，粒形好，針片狀少，石料不易壓碎；級配穩定，才能保證混合料的礦料級配穩定，才能保證混合料的體積指標和力學指標保持穩定。就當前來講，重點是碎石級配的穩定性，要保持料源的單一性，穩定性，如果多家進料或頻繁更換料源，要控制好集料的質量是十分困難的。（3）礦粉要采用石灰石為原料磨制的石灰石粉，不得采用以石屑為原料生產的礦粉。當要求在礦粉中摻加生石灰粉時，應對石灰含量進行檢驗。2拌和瀝青拌和廠的根本任務是什么？是又快又好地生產混合料。要“快”，就要保證攪拌站的機械性能的穩定，也就是保證機械的完好率，還要組織好生產，保證材料、電力、勞力、機械的供應和正常運轉。怎么是“好”？好的瀝青混合料包括三個方面：瀝青含量、礦料級配、溫度，這三個方面控制好了，就是好的瀝青混合料。要生產好的混合料，必須做到“兩個穩定”：材料穩定、機械穩定。3運輸、攤鋪、碾壓成型瀝青路面施工的一個很大特點是全部采用機械化作業。應該說，剛鋪出的路面平整、光潔、堅實、厚度，密度、寬度、平整度、橫坡度等外型尺寸指標是沒有問題的。所謂瀝青路面質量出了問題，并不是這些指標出了問題，而是在其它兩個方面出了問題：一、水損害；二、車轍。水損害是由于瀝青路面的空隙率過大、路面滲水造成的。應該說配合比設計經過目標配合比設計、生產配比設計和生產配合比驗證三個階段，配合比設計是沒有問題的，問題在于：①由于原材料