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研究沥青混凝土矿料级配合比设计方法 摘要:随着城市交通运输的发展,沥青路面由于比普通路面优越得多,因此广泛应用于城市道路及高等级主要交通干线。因为沥青混合料的配合比设计结果直接影响沥青路面的施工质量和使用寿命，所以沥青混凝土在施工质量控制过程中，必须抓住并把握好施工质量监控的各个环节及提高监理工作的主动性，更能有效地保证工程质量。　　关键词:马歇尔试验；沥青用量；计算比例　　引言：　　国际上有各式各样的沥青配合比设计方法，根据实际情况、经验与技术水平，一致认为仍然采用马歇尔设计方法是最佳，这也是基本方法和依据。但同时又不能拘泥于规范，在有条件的地方和工程，鼓励学习国际上的先进经验，使配合比设计水平得到提高。因此本文采用其他配合比设计方法在工程中应用，但考虑到目前施工质量检验阶段一般都采用马歇尔方法，而且便于与标准的马歇尔方法、以往的实践经验进行对比，所以本文在采用其他配合比设计方法时按规定的马歇尔方法进行检验，并提出相应的指标。　　一．沥青混凝土矿料级配设计　　矿料级配计算方法，现在大都采用计算机EXCEL的功能，开发了各种各样的矿料级配设计和级配曲线绘制方法，速度快，图表清晰，均可使用。不过有的单位完全按照数理统计的最优化设计方法设计这未必是好方法，因为毕竟各个筛孔的重要性是不一样，所以还是人机对话不断调整得到的方式较好。　　矿料级配设计的第一步是绘制沥青混合料的最大密度线，其画法应按照试验规程的方法，不得各行其是。关于最大密度线曾经有过3种意见，即下图1中的A、B、C线，后来统一采用A线，本文采用此法。通过级配曲线与最大密度线的相互位置，可以大致估计出矿料级配的VMA和混合料的空隙率。由于各个的筛孔不一致，例如美国没有16mm筛孔，所以最大密度线的具体位置稍有差别。 图1.AC-20沥青混合料矿料级配最大密度线的3种不同画法　　美国Superpave混合料设计体系的一大特点是对矿料级配进行优选，而我们常常要求矿料级配曲线尽量靠近中值，这是不对的。为此本文补充了级配曲线进行优选的内容，希望在设计级配范围内计算1～3组粗细不同的配比，使包括0.075mm、2.36mm、4.75mm筛孔在内的较多筛孔的通过量分别位于设计级配范围的上方、中值及下方，然后进行一系列比较。尽管如此优选也是初步的，还没有包括经济分析在内。如果结合具体的材料价格对各种级配进行经济比较，那就更好了。　二．马歇尔试验　　近段时间以来，对于沥青混合料试件体积指标，包括密度、空隙率、VMA、VFA的测定和计算方法一直存在一些争议，许多配合比设计都说是4％空隙率，但实际上可能相差很大。空隙率是由沥青混合料试件的密度和最大理论密度计算得到的，统一空隙率计算方法就必须统一试件相对密度和最大理论相对密度的测定或计算方法。关于最大理论相对密度的问题，试验规程规定了进行实测的真空法、溶剂法，也有计算法，不同的方法有不小的差别。经过大量的对比试验，反复征求各方面的意见，认为溶剂法计算体积时把集料内部开口体积都扣除，最大密度偏大，测定的空隙率过大，不符合实际情况。一致同意采用真空法实测沥青混合料的最大理论相对密度作为施工的标准方法。在测定过程中，要求完全按照试验规程的方法，将混合料充分分散，达到规定的真空度和抽气时间，以便真正做到混合料处于零空隙率状态。混合料的存放时间则统一为暂不存放。但是，对普通沥青混合料，人工分散到6mm以下，在水中加极少量的表面活性剂，借助于抽真空及震荡15min能将混合料进一步分散，重复试验的精度能做到0.011以内。如果采用真空法测定改性沥青混合料或SMA混合料的最大理论相对密度时，试验表明，改性沥青因为粘度大，不仅人工分散很难达到小于6mm以下的要求，而且在小于6mm以下的团粒中仍然包含有不少气泡，它在相同的真空及振动情况下不能使团粒继续分散，封闭在集料团粒中的空气不能跑出，最大理论相对密度将变小，且平行误差超过要求，所以得不到“零空隙”时的最大理论相对密度。对改性沥青的SMA混合料有纤维时分散更困难。因此对改性沥青混合料和SMA混合料，将只能用计算法求取混合料的最大理论密度。但在如何计算的方法上，又有不少不同的意见。大部分单位和专家认为可以参考美国Superpave计算有效相对密度的方法，根据各种集料不同的吸水率选用不同的系数C值计算有效相对密度是可行的。Superpave规定一般情况可取C＝0.8，对集料吸水率较大时，可取C＝0.5～0.8。我国学者经过试验研究，由沥青浸渍密度反算得到的不同吸水率时的C值见下图2　　 图2.计算集料有效相对密度的权重系数C值　　图中关系式的相关系数达到0.9998。本文规定了实际计算的步骤，它利用计算机计算是非常简单的。由图可见，Superpave所说的C值可取0.5～0.8大体上适用