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白改黑路面沥青混合料组成设计

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摘要：以白改黑项目为分析对象，对该路段上面层沥青混合料进行配合比设计时，初步拟定三种级配，然后对矿料级配进行优化设计，试验结果表明：级配1（石屑：矿粉：3-5碎石：5-10碎石：10-15碎石=29：6：15：17：33）为最佳配比，对应的油石比选择4.1%。

关键词：白改黑;沥青混合料；最佳配比；最佳油石比

1、引言

在沥青路面路用性能方面，各路用性能的影响因素之间相互联系相互影响，调整某一影响因素能够改善某一方面的路用性能，但也可能导致路面其他路用性能的改变，为保证沥青路面各路用性能都处于规范要求的范围之内，对于沥青混合料的设计显得非常重要[1,2]。然而，在沥青混合料组成设计过程中，最需要突破的关键性难题就是矿质混合料的级配设计。沥青混合料配比设计的好坏关乎了沥青混合料的路用性能，因此，进行合理的优化级配设计具有显著的现实意义[3]。

本文以某白改黑工程为基本对象，设置三种级配进行5种油石比下的马歇尔试验，用以获得最佳级配及对应的最佳油石比。

表1沥青路面结构

2、项目概况

某白改黑工程根据纵坡设计分别实施挖除原有水泥混凝土老路面，新建沥青混凝土路面。新建结构层次如下：3cm厚级配碎石+18cm厚4%水泥稳定碎石+17cm厚5%水泥稳定碎石+透层+1cm厚同步沥青碎石封层+3cm沥青混凝土(AC-25C)+3cm中粒式SBS改性沥青混凝土(AC-20C)+热沥青粘层+4cm细粒式SBS改性沥青混凝土(AC-13C)。具体见表1所示。

3、矿料级配的拟定

本研究的路段为城市次干道，该路段的交通现状为早、晚高峰小时交通量比较大、重型车辆所占比例较大。为使该路段满足实际交通需求、适应当地特殊环境，在对沥青路面进行沥青混合料配合比设计时，应该主要考虑三个方面的要求：一方面，夏季高温时，提高沥青路面的抗剪强度、避免其产生过多的塑性变形而发生车辙推挤破坏及路面泛油的现象；另一方面，在雨水条件下，沥青路面具有较好的水稳定性，能够抵抗雨水的损害作用；最后，沥青路面的抗滑性能良好，保证车辆在路面行驶时不出现车轮打滑的现象。对该路段上面层沥青混合料进行配合比设计时，初步拟定三种级配，然后对矿料级配进行优化设计。其计算结果如下表2所示，其级配曲线图如下图1所示。在三种级配中，为了使混合料更加密实，降低其空隙率，并且达到提高混合料在拌合、运输及浇筑过程中的工作性的目的，级配3中增加有6%的天然砂。

图1三种不同级配的曲线图

表2沥青混合料（AC-13）矿料级配计算表

由图1可知，三种级配曲线均在级配上下限之间，级配设计均满足设计要求。

4、试验路配合比方案的确定

设置5种油石比，分别为3.6%、4.0%、4.3%、4.6%、5.0%，分别进行马歇尔试验，其中级配1的马歇尔试验结果见下表3所示。

通过分析对比三种级配，可以得到：当级配1沥青混合料油石比取值在区间4.0%-4.3%时，其沥青用量比较合适，并且该沥青混合料的VMA（沥青混合料间隙率）取值在15%-16%之间，空隙率VV取值在5.0%左右。所以，级配1是很适合的配合比设计方案。对沥青混合料进行马歇尔试验，得到其验证试验结果和马歇尔试验结果如下表4所示。表4展示的试验结果均满足设计要求。按照最少油石比原则，确定最佳油石比为4.1%。

表3级配1沥青混合料马歇尔试验

表5AC-13沥青混合料马歇尔试验结果

表5为最佳油石比下的马歇尔试验结果，均满足规定要求值。

同理进行5种油石比下的马歇尔试验，级配2试验获得的马歇尔试验结果中矿料间隙率大于16%，级配3试验获得的合理油石比为5.0%。综上所述，选择级配1作为试验路段的最佳配比。

5、结语

（1）级配1（石屑：矿粉：3-5碎石：5-10碎石：10-15碎石=29：6：15：17：33）为最佳配比，对应的油石比选择4.1%。

（2）级配1的马歇尔试验结果均满足要求，5种油石比下的级配2的矿料间隙率过大，级配3的最佳油石比大于4.1%。

Reference

[1]孙己龙.高速公路沥青混合料配合比优化设计方法研究[D].西安,长安大学,2010.

[2]张肖宁,王绍怀.沥青混合料组成设计的CAVF法[J].公路,2001,12:17-21.

[3]JTGE-20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S].

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-全文完-