第五节 热拌沥青混合料配合比组成设计

一、沥青路面使用性能的气候分区

 1.气候分区指标

    （1）气候分区的高温指标：作为气候分区的一级指标(3个区)。

    （2）气候分区的低温指标：作为气候分区的二级指标(4个区)。

    （3）气候分区的雨量指标：作为气候分区的三级指标(4个区)。

2.气候分区的确定

气候分区由一、二、三级区划组合而成，综合反映该地区气候特征。每个气候分区用3个数字表示：

第一个数字代表高温分区，

第二个数字代表低温分区,

第三个数字代表雨量分区,

每个数字越小，表示气候因素对沥青路面的影响越严重。

如1-2-3表示：夏季炎热、冬季寒冷的半干旱气候特点，因此该地区对沥青混合料的高温稳定性和低温抗裂性都有很高的要求，而对水稳性的要求则不是很高。

如1-4-1表示：冬季温暖,但夏季十分炎热且多雨的气候特怔，要求此时的沥青混合料应具有较高的高温稳定性和良好的水稳性。

二、沥青混合料组成材料技术要求

1.沥青【高温高稠低标号】

  高温地区、重交通/渠化交通：高稠度、低标号沥青（不易变形）。  

【2012检测师】现有50#和90#两个标号沥青，选择50#沥青，主要考虑的原因可能是（CD）。

A.交通量不大                 B.气温偏低

C.提高沥青路面的抗车辙能力   D.应对渠化交通

2.粗集料

（1）粗集料的物理力学性质要求【略】

（2）沥青的黏附性要求

    当使用花岗岩、石英岩等酸性岩石轧制的粗集料时,若达不到黏附性等级的要求,必须采取抗剥落措施。【黏附性与化学酸碱性有关】

工程中常用的抗剥落方法包括（增强碱度）：

①使用高黏度沥青；

②在沥青中掺加抗剥落剂；

③用干燥的生石灰、消石灰粉或水泥作为填料的一部分；

④或将粗集料用石灰浆裹覆处理后使用等。

（3）粗集料的粒径规格【略】

【2023检师单选】影响沥青与集料黏附效果的主要因素是（  C  ）。

A.集料表面棱角性    B.集料的破碎面    C.集料的化学性质     D.集料的碱活性

【2023助理多选】为了增强沥青与集料的黏结力，可以掺加一部分（  AC  ）。

A.消石灰粉     B.黏土      C.水泥          D.洁净的天然砂

【2012年师】提高沥青与集料黏附性的措施有（ ABD ）。多选

A.加抗剥落剂    B.加一定剂量水泥    C.增加矿粉     D.加一定剂量石灰                                                      

【2013师】沥青混合料中集料中针片状颗粒数量的多少将主要影响集料和沥青之间的粘附效果（ ×  ）。

3.细集料

（1）细集料的物理力学性能要求【略】（2）细集料的粒径规格

①天然砂

天然砂宜采用河砂或海砂,当使用山砂时应经过清洗。天然砂的规格应符合规定，经筛洗法测定的砂中小于0.075mm颗粒含量对于高速公路、一级公路、城市快速路、主干路不得大于3%,其他等级道路不大于5%。【补充规范】热拌沥青混合料中天然砂的用量通常不超过集料总量的20%，SMA和OGFC混合料不宜使用天然砂。

②石屑：石料加工破碎过程中表面剥落或撞下的边角,强度低,针片状含量高，性能差。

对于高速公路、一级公路、城市快速略、主干路，应将石屑加工成S14（3~5mm）和S16（0~3mm）两档使用，在细集料中石屑含量不宜超过总量的50%。当一种细集料不能满足级配要求时,可采用两种或两种以上的细集料掺和使用。

4.填料

常用填料大多是采用石灰岩或憎水的强基性岩浆岩,加工磨细制得。沥青和填料（微骨料）之间相互作用形成【结构沥青和沥青胶浆】,对混合料的髙温稳定性和水稳性有直接影响。

原理：沥青和集料构成的结构不稳定，容易产生位移和变形。为改善沥青混合料水稳性,可以采用干燥的消石灰粉或水泥部分替代填料,其掺量控制在矿料总量的1%~2%。

三、热拌沥青混合料配合比设计

1.沥青混合料配合比设计内容

三个阶段：目标配合比设计阶段、

          生产配合比设计阶段、

          生产配合比验证（试验路试铺阶段）。

无论是哪一个设计阶段，其工作的中心就是进行矿料的级配组成设计和最佳沥青用量确定两部分，也就是要设计出一个具有足够密实度,并具有较高内摩阻力的矿料组成，在此前提下确定相应的最佳沥青用量，从而获得一个能够满足特定交通要求、适应环境特点的沥青混合料。

【2012员】沥青混合料配合比设计包括目标配合比设计和生产配合比设计两个阶段。（  ×  ）     

【2013员综合】沥青混合料配合比设计包括（  ABC ）阶段。

A.生产配合比验证   B.生产配合比设计C.目标配合比设计   D.施工配合比设计

2.矿料级配组成设计

沥青路面工程混合料的类型及矿料级配由道路等级、路面类型、所处结构层层位等因素决定。压实厚度不宜小于集料公称最大粒径的2.5-3倍,对SMA或OGFC等嵌挤型混合料不宜小于公称最大粒径的2-2.5倍,避免混合料离析,便于压实。

夏季高温久/重载交通多：选粗型密级配（C型），较高设计空隙率；

冬季温低久/重载交通少：选细型密级配（F型），较低设计空隙率。

同时，为确保高温抗车辙能力，兼顾低温抗裂性,配合比设计时宜适当减少公称最大粒径附近的粗集料用量，减少0.6mm以下部分细粉的用量,使中等粒径集料较多,形成S型级配曲线，并取中等或偏离水平的设计空隙率。

对高速公路和一级公路,宜在工程选定的设计级配范围内计算1~3组粗细不同的配合比,绘制设计级配曲线,要求这些合成级配曲线分别在设计级配范围的上方、中值和下方。设计合成级配不得有太多的锯齿形交错，且在0.3~0.6mm范围内不出现“驼峰”。如反复调整不能达到要求时,要更换材料重新设计,直至满足要求。

3.最佳沥青用量的确定（基于沥青混合料马歇尔试验方法）

（1）沥青用量表示方法

沥青含量：沥青占沥青混合料的百分数；

油  石  比：沥青与矿料质量比的百分数；在配合比设计过程中采用油石比更为方便一些。

【2014师综合】在制件过程中，试验人员往7500g矿料里加了377g沥青，则该试件的沥青含量为（  B ）。

A.4.7%        B. 4.8%       C.4.9%      D.5.0%

（2）制备试样

①马歇尔试件制备，要针对选定混合料类型,根据经验确定沥青大致预估用量。

以预估沥青用量为中值，按0.5%间隔，取5个或5个以上不同油石比，分别成型马歇尔试件。

②按已确定的矿质混合料级配类型,计算某个沥青用量条件下一个马歇尔试件或一组试件中各种规格集料的用量。

③计算出一个或一组马歇尔试件的沥青用量（通常采用油石比）,按要求拌和沥青混合料,以规定的击实次数和操作方法成型马歇尔试件。

（3）测定试件的物理力学指标

    通过测定沥青混合料马歇尔试件的毛体积相对密度,再通过试验或公式计算出沥青混合料的理论最大相对密度，并计算试件的空隙率、沥青饱和度、矿料间隙率等参数（第三节内容）。

    沥青混合料相对密度测试方法：

吸水率小于0.5%的密实型沥青混合料试件：水中重法（表观）；

吸水率小于2%较密实的沥青混合料试件：表干法（毛）；

吸水率大于2%的沥青混合料、沥青碎石混合料等试件：蜡封法（毛）；

空隙率较大的沥青碎石混合料、开级配沥青混合料试件：体积法（毛）。

随后，在马歇尔试验仪上,测定马歇尔稳定度和流值。

（4）最佳沥青用量的确定

以沥青用量（通常采用油石比表示）为横坐标,以密度、空隙率、沥青饱和度、马歇尔稳定度和流值等指标为纵坐标,将绘制曲线，如下图。

 

    

饱和度是否满足要求的判定：

教材图示（饱和度满足）         上下两条黑色曲线（不满足）

在上图中,首先检查当沥青用量为初始值OAC1时,沥青混合料的各项指标是否满足设计要求,同时检验VMA是否符合要求。当全部满足要求时，由OAC1及OAC2综合决定最佳沥青用量OAC。若各指标未能满足要求，应调整级配,重新进行马歇尔试验配合比设计,直至各项指标均能符合要求为止。

③根据OAC1和OAC2综合确定最佳沥青用量OAC

最佳沥青用量OAC的选择应通过对沥青路面的类型、工程实践经验、道路等级、交通特性、气候条件等诸多因素综合考虑分析后,加以确定。

一般情况下,当OAC1及OAC2的结果接近时（差值不超过0.3%个单位），可取两者的平均值作为最佳沥青用量OAC。

当OAC1和OAC2结果有一定差距,则不宜采用平均的方法确定最终的OAC，而是分别通过随后的水稳性试验和高温稳定性试验,综合考察后决定。

例题：沥青混合料配合比设计中当OAC1和OAC2结果相差0.5%时，应取两者平均值作为最佳沥青用量。（  ）

对炎热地区公路以及高速公路、一级公路的重载交通路段，山区公路的长大坡度路段,预计有可能出现较大车辙时,宜在空隙率符合要求的范围内，将计算得到的最佳沥青用量【减少0.1%-0.5%】,作为最佳沥青用量。

对寒区公路、旅游公路、交通量极少的公路，最佳沥青用量可以在OAC的基础上【增加0.1%-0.3%】,并适当减少设计空隙率，但注意不得降低压实度要求。

【2023助理】对冬季寒冷的地区或交通量小的公路、旅游公路宜选用稠度和针入度较小的沥青。

（错误）【解析】宜选用低稠度和针入度较大的沥青。

最佳沥青用量计算

顺口溜：

流值舍，均值算，

饱和不满靠边站。

无密区间找中点，

两数平均零点三。

寒冷加，高温减，

一三一五调整完。

【2018检测师】混合料的空隙率随着沥青用量的增加先降低后升高。【答案】×

【2012年员】以沥青用量为纵坐标，以沥青混合料试件的密度、空隙率、沥青饱和度、马歇尔稳定度、流值为横坐标，来确定最佳沥青用量。 （   ）    【答案】×

【2013员综合】根据高速公路沥青混合料配合比设计的有关规定，试回答下列问题。

（1）沥青混合料配合比设计分为（ ABC   ）阶段。

A.生产配合比验证      B.生产配合比设计C.目标配合比设计      D.施工配合比设计                                                                                                                   

（2） 密集配沥青混凝土的剩余空隙率宜为（ A ）。

A.3-5%            B.13-17%           C.6-12%           D.＞18%                 

（3）为了确定最佳沥青用量，至少应进行（ B  ）组不同油石比的混合料马歇尔试验。

A.6               B.5                C.4               D.3           

（4）最佳沥青用量根据马歇尔试验指标确定，其目标是（ ABD  ）。

A.流值和VMA满足要求               B.空隙率和VFA接近中值

C.稳定度接近低值                    D.密度接近峰值                           

（5）确定最佳沥青用量后，还需要进行沥青混合料的（  ABCD ）等路用性能检验。

A 渗水              B 低温抗裂性          C 水稳定性             D 高温稳定性         

【2018检测师】混合料的空隙率随着沥青用量的增加先降低后升高。×

【2023检测师】沥青混合料的空隙率越高，沥青混合料越容易老化，沥青路面容易产生渗水，因此沥青混合料空隙率越低越好。（错误）

【2022检测师综合1】某试验室根据设计文件进行SBS改性沥青混合料AC-13目标配合比设计，采用马歇尔设计方法，混合料配合比设计标准：设计空隙率为3~5%，稳定度要求不小于7.5kN，流值为2~4mm，VFA为65~75%。空隙率3%时，VMA要求不小于13%；空隙率4%时，VMA要求不小于14%；空隙率5%时，VMA要求不小于15%。