道路混凝土道路配合比设计分析

赵平平

摘要：道路混凝土是指满足道路摊铺工作性、弯拉强度、表面功能、耐久性及经济性等要求的水泥混凝土材料。水泥混凝土道路以其承载能力大、稳定性好、使用寿命长、易于维护等特点在农村道路、县乡公路及村村通道路建设中广泛应用。加强水泥混凝土道路的质量控制，确保其具有优良的使用品质和服务功能，发挥出最佳的工程投资和社会效益是修建水泥混凝土道路的目标所在。混凝土的原材料控制及配合比设计是保证道路混凝土质量重要一环。在混凝土生产过程中原材及配合比若不严格控制，则极易出现断板、裂缝、起粉等问题。因此必须加强水泥混凝土出厂前的质量控制。

关键词：道路；混凝土道路；配合比；设计分析

?

导言：随着社会经济水平的不断提升，我国交通事业也呈现了迅猛发展态势，越来越多的道路的建成，也促使各地区经济发展得以盘活。然而，许多道路在通车之后便会在短时间内出现裂缝、坑槽等道路结构遭破坏的现象，对其使用寿命造成极为恶劣的影响，要比设计之初的正常使用寿命低很多，再加上车流量逐年增多以及绝大多数货车存在超载情况，导致沥青混凝土道路结构遭到严重破坏。鉴于此，结合上述种种现象所呈现出的原因与防治措施，笔者则重点针对道路沥青混凝土道路配合比设计及性能等方面展开分析与研究。

1道路沥青混凝土道路的使用性能要求

为了能够确保道路沥青混凝土道路在后续投入使用中能够表现出良好性能，减少更多车辆行驶对道路的损坏，所以在道路结构层的设计阶段便需要对其基础性能严格要求。其一，强度与刚度。在选择道路沥青混凝土道路结构层材料与道路填料的过程中，需要保证强度与刚度达到一定指标，保证在行车荷载作用之下所发生的形变与位移不会超出控制范围，从而避免道路过早发生裂缝、坑槽等破坏现象；其二，稳定性与持久性。在进行沥青混凝土道路配合比设计时，要确保选材的稳定性，具体来讲在设计使用年限之内要保证不会受到温度、水分以及季节变化的影响。

2配合比设计前的准备工作

进行混凝土配合比设计前，设计人员要做好下列前提工作：

2.1了解建材市场上所能采购的材料品种、质量和供应情况。

2.2根据设计图纸的要求，尤其是混凝土强度和耐久性要求以及构件截面的大小和钢筋配制情况，选择水泥品种和石子粒径的大小等。

2.3审查混凝土结构设计是否有特殊性能的要求，确定是否需要改用水泥的品种和砂、石粒径的大小。

2.4了解混凝土的输送、浇筑、机械化程度等工艺以及工程结构对混凝土工作性能和凝结时间的要求，合理选用必要的外加剂。

3配合比的设计方法

3.1设计人员应遵照国家现行的《普通混凝土配合比设计规程》中的有关条文进行混凝土配合比设计。

3.2最大水灰比和最小水泥用量决定了混凝土的强度性质和耐久性，混凝土配合比设计时应注重这两方面的调整。

3.3混凝土配合比设计多采用重量法计算，主要计算下述各参数：

（1）根据图纸规定的混凝土设计强度等级确定混凝土配制强度；

（2）根据混凝土拌合物的运输、浇灌和振捣等工作条件，选定混凝土的坍落度，并计算拌合一立方米混凝土所需的水的体积；

（3）根据骨料级配和混凝土空隙率，计算混凝土的含砂率和各种骨料的用量；

（4）同时考虑混凝土的设计强度等级、耐久性、水泥强度等级等，确定混凝土配制的水灰比。

4沥青混凝土面层材料的选择

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。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、确定原材料应根据设计文件对道路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。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。

4.1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、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。本工程根据当地环境、气候条件及交通状况，下面层采用标号为A-70沥青，上、中面层采用集中工厂化生产的成品改性沥青。

4.2粗集料的选择

粗集料采用洁净、干燥、无风化、无杂质，具有足够的强度、耐磨耗性。粗集料的质量符合JTGF40-2004“沥青混合料用粗集料质量技术要求”的规定。本工程上面层采用统一供应的玄武岩集料。中、下面层采用石灰岩，要求必须使用锤击式或锥式破碎机加工的碎石，不得使用鄂式破碎机加工的碎石。

4.3细集料的选择

细集料一般是指天然砂、人工砂、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。本工程细集料采用石灰岩类石屑，要求石料生产过程中必须具有两级抽吸除尘设备，控制细集料中粉尘含量在3%内，质量符合JTGF40-2004“沥青混合料用细集料质量要求”的规定。

4.4填料的选择

本工程填料采用石灰岩石料经磨细得到的矿粉，严禁使用回收粉代替矿粉。矿粉要求干燥、洁净，含水量不得大于1％，严格控制0.075mm以下含量，其允许偏差为±1%。矿粉质量应符合“沥青混合料用矿粉质量要求”的规定。

5沥青混合料配合比优化设计

《沥青混合料配合规范》规定采用三个阶段进行沥青混合料的配比设计，这三个阶段分别是：目标配合比设计；生产配合比设计和生产配合比的验证。该配比方法可以使配比过程程序化、深入化，有助于设计结果更符合生产需求，充分指导施工过程。

5.1生产配合比设计

根据试验结果，目标配合比确定后，要根据实际施工情况，进行实际施工的沥青混合料拌和设备进行配比设计。根据道路的结构，确定生产配比的类型，选择符合要求的振动筛。选择振动筛时，必须遵循以下几点：

5.1.1振动筛的最大孔径必须满足能够排出超粒径，最大粒径筛孔的颗粒通过量要满足级配要求。

5.1.2振动分档必须使各料仓的材料保持平衡，以保证生产效率。

5.1.3选择振动筛的孔径必须与试验用孔径尺寸保持一致。试验时，设计目标配合比矿料比例是由冷料仓取样进行试验，在配合比数值接近要求范围的中间值时，按此数值进行拌和，再用热拌和料进行马歇尔试验，试验油石比是确定的目标配合比油石比的0.3%。根据目标配合比用的试验方法确定最佳用油量，最终得出的结果为生产配合比。确定生产配合比根据拌和设备的拌和能力确定每盘料所需的矿料数量和沥青数量。

5.2生产配合比的验证

确定生产配合比后在进行施工前，要通过实际施工对预期的目标值进行验证，即从感性的角度评估沥青混合料配比的设计，同时，也要验证施工单位的施工方案，检验施工过程中的拌和、运输、摊铺、碾压等环节的可行性和协调情况。可以从混合料的颜色、均匀情况、碾压后的表面情况进行判断；另外，还可以组织技术人员取样进行定量的检验，同时监督施工的全过程，实时检查设备的设备参数材料的操作情况。最后整理每个阶段的数据，进行总结分析，如果指标不能满足要求，及时作出施工调整或者调整施工工艺，尽可能的做到符合设计要求，汇总报告，上报监理和业主，保障施工顺利进行。

5.3目标配合比设计

目标配合比设计是整个过程的开始，结合施工文件要求，选择相应的材料，计算矿料级配比，选择最佳状态的配合比。在计算过程中，通常使试配结果尽量靠近级配范围的中间值，根据《规范》中推荐的，结合实践经验固定一个最佳沥青含量的范围，设计出不同油石比的配置的5到6组材料试件，每组间隔是0.5%，然后分别进行马歇尔稳定度、空隙率、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。最后，判定实验结果，如果达不到设计文件要求则另选材料、调整配合比或者采用其他方法继续做试验，直到符合要求，确定理想的目标配合比。

在目标配合比设计过程中，必须重视两个重要指标：混合料空隙率和稳定度。沥青混合料的空隙率是反映沥青道路泛油、松散、裂纹、车辙等病害的最重要指标，矿料间隙率是综合反映沥青混合料质量状况的核心指标，对沥青混合料设计、生产的质量控制有重要作用。这两个指标对调整混合料稳定性和耐久性特别重要，下面是对他们之间的关系的分析，并根据存在的不同的状态，提出了相应的处理措施。

（1）空隙率低，稳定度低。当空隙率低时，可以选择多种方法来增加空隙率：首先，调整矿料的级配，在规定允许的范围之内，适当增加粗集料的比例，同时减小细集料的比例；如果沥青混合料的油石比高于正常量，并且不能被矿料吸收时，可以适当的降低油石比，以增加空隙率。当以上两种方法都不能满足要求时，可以考虑换骨料。一般情况下，选择增加粗集料的比例减小细集料的比例来调整沥青混合料的空隙率和稳定度。

（2）空隙率低，稳定度能满足要求。如果稳定度满足要求，但空隙率低时会导致沥青道路泛油和壅包等问题，此时可以适当调整矿料的级配比，适当增大粗集料的比例，减少细集料的用量，同时调整沥青混合料的油石比。

（3）空隙率满足要求，稳定度低。如果空隙率满足了要求，但稳定度低，则反映出矿料的质量不好，集料的压碎值和石料的抗压强度不足，并且细长扁平颗粒太多，只能换矿料重新试验，直到满足要求。另外，还可以考虑采用稠度较高的沥青来调节。

（4）空隙率偏大，稳定度满足要求。空隙率过高时渗透性好，道路的雨水和空气很容易深入到路表穿过道路，破坏沥青性能，导致过早老化，缩短使用寿命，使沥青道路产生破坏。稳定度满足要求，调整空隙率时，可以适当增加矿粉，尽量选用细的矿粉来调整混合料的空隙率。

（5）空隙率高，稳定度低。空隙率高，稳定度低可以通过调整矿料的级配，同时增加沥青的用量，如果不能满足要求，则考虑换用矿质材料重新进行级配设计，直到满足要求为止。

结束语

沥青混合料的配合比设计是施工过程中一件十分重要的工作，满足规范指标只是一个起码要求，并不一定是最优化的设计的施工控制主要是一系列施工质量的控制。既包括原材料的质量控制，又包括施工过程的质量控制。对整个施工过程实施有效的动态管理，严格控制各种试验及检测。结合实际情况，科学合理的组织施工，从施工的各个环节入手，对沥青混合料的各方面层层把关严格管理，才能铺筑出高质量、高水平的沥青混凝土道路，创造优良工程。

参考文献：

[1]刘树堂，毛洪录，姚占勇.沥青混合料空隙率与矿料级配曲线关系研究[J].山东大学学报（工学版），2018，（02）.

[2]张素兰.浅谈沥青混凝土拌和设备的安装与保养[J].黑龙江交通科技，2017，（02）.

[3]李聚成.沥青混合料拌和质量的控制[J].科技信息（科学教研），2017，（27）.

[4]乔开娟，孙鹏，张刚.道路慢速交通路段沥青混凝土配合比设计[J].山东交通学院学报，2017，（03）.

[5]关国生，周鑫鼎.提高混凝土道路平整度对策的分析[J].黑龙江科技信息，2018，（22）.

[6]赵金明.沥青混凝土道路施工及监理工作重点[J].中国集体经济，2017，（24）.