关于AC-16沥青混合料矿料级配范围确定的研究

黄志光

摘要：在公路工程中，沥青混合料矿料级配范围的确定不仅影响着路面的施工质量，而且还影响着路面的柔性、耐久性、渗水性、抗疲劳能力、抗滑能力等性能，因此研究沥青混合料矿料级配的确定范围，对保证工程质量和技术经济，都具有重要的意义。本文主要对AC-16沥青混合料矿料级配的设计过程，和确定矿料级配范围的调整方法进行了研究，科学地探索了在不同条件下确定沥青混合料矿料级配的合适范围。

关键词：沥青混合料；矿料级配；范围

1 引言

矿料级配是沥青混合料的骨架，矿料级配范围的确定是使沥青混合料中各种集料达到合适的组合范围。矿料级配范围是否合适会直接影响到沥青混合料路面的施工质量，也关系到沥青路面的柔性，耐久性、渗水性、抗疲劳能力、抗滑能力等性能。AC-16沥青混合料是我国公路工程中常用的一种悬浮-密实结构的路面材料，由于地域不同和路面的使用条件不同，其矿料级配范围应根据具体的情况进行调整，选择合适的矿料级配范围，对保证路面工程的施工质量和提高路面的使用寿命，都具有重要的意义。

2 AC-16沥青混合料矿料级配的设计过程

AC-16沥青混合料矿料级配设计通常是根据W.B.Fuller提出的一种理想曲线进行设计，以求达到最大密度的混合料矿料级配。但在实际工程应用中，根据理想曲线所确定的矿料级配，往往不能取得理想的工程效果。对所设计的矿料级配范围，还应根据工程的具体情况进行调整，以确定矿料级配的合适范围。

对于AC-16沥青混合料矿料级配设计，首先应采用泰勒曲线指数n=0.45，计算出横坐标y=10^0.45lgd，计算结果如表1所示。然后利用计算机计算绘制出矿料级配曲线图，如图1所示。图中的级配范围如表2所示。

表1 泰勒曲线的横坐标

d	0.075	0.15	0.3	0.6	1.18	2.36	4.75
y	0.312	0.426	0.582	0.795	1.077	1.472	2.016
d	9.5	13.2	16	19	26.5	31.5	37.5
y	2.745	3.193	3.482	3.762	4.370	4.723	5.109

图1 矿料级配级配曲线图（AC-16）

表2 AC-16沥青混合料矿料级配范围

级配类型	通过下列筛孔（方筛孔，mm）的质量百分率（%）
粒径（mm）	19	16	13.2	9.5	4.75	2.36	1.18	0.6	0.3	0.15	0.075
规范级配范围	100	90 - 100	76 - 92	60 - 80	34 - 62	20 - 48	13 - 36	9 - 26	7 - 18	5 - 14	4 - 8
工程设计级配范围	100	95 - 100	70 - 84	59 - 72	40 - 54	27 - 37	16 - 24	10 - 18	7 - 14	6 - 12	4 - 8
标准级配曲线	100	97	79	67	44	32	21	14	10	7	6
施工控制级配范围	100	97 ± 6	79 ± 6	67 ± 6	44 ± 6	32 ± 5	21 ± 5	14 ± 5	10 ± 5	7 ± 5	6 ± 2

注：表中施工控制级配范围的数据是针对高速公路、一级公路的数据，其他等级公路的质量要求或允许偏差是0.075mm为±2%，≤2.36mm为±6%，≥4.75mm为±7%。

3 AC-16沥青混合料矿料级配范围的调整方法

工程单位在确定AC-16沥青混合料矿料级配范围时，当发现设计文件中规定的矿料级配范围不合理时，应根据工程所处的环境、道路等级、路面类型、混合料所处的层次等因素对规范规定的矿料级配范围进行调整，以确定合适的矿料级配范围。具体调整的方法如下：

（1）沥青混合料矿料级配设计范围上下限差值，通常情况下对4.75mm和2.36mm通过率的范围差值宜小于12%。

（2）对天气炎热、夏季持续时间长地区的路段，根据路面抗车辙能力的需要，可以降低4.75mm和2.36mm通过率，采用较粗的矿料级配。

（3）对天气寒冷、夏季持续时间短地区的路段，可以适当增大4.75mm和2.36mm通过率，采用较细的级配，选用较小设计孔隙率。

（4）对我国许多的地区，夏季天气炎热，高温持续时间长，冬季又十分寒冷，年温差特别大。当高温要求和低温要求发生矛盾时，应在减少4.75mm和2.36mm通过率的同时，适当增加0.075mm通过率，使得矿料级配范围曲线成S型，并取中等偏高的设计空隙率。

（5）对于雨水较多地区的路段，应当选用较小设计空隙率，可以适当增大4.75mm和2.36mm通过率，采用较细的级配。

（6）对于较高等级的公路，当路面的沥青层较厚时，应当采用较粗的级配范围；对于等较低等级的公路，当路面的沥青层较薄时，应当采用较细的级配范围。

（7）对于重点考虑高抗车辙能力的路段，当沥青混合料采用较高的设计空隙率时，其细集料应当采用较多的机制砂或优质石屑；而对于更需要考虑低温抗裂性能的路段，当沥青混合料采用较小设计空隙率时，应当采用较多的天然砂做细集料。

（8）对交通量较大、轴载重的道路，应采用偏向级配范围的下限，即应采用较粗的级配；对交通量较小或行人道路，应采用偏向级配范围的上限，即应采用较细的级配。可根据具体的情况选用连续级配或间断级配。当具体情况没有可靠参考时，或者不能确保施工中沥青混合料不发生严重的离析时，则应采用连续级配沥青混凝土。在通常的情况下，采用连续级配范围应成S型曲线的级配范围，即适当减少最大公称粒径附近的粗集料通过率，减少0.6mm以下部分细粉料的用量，采用如4.75mm、9.5mm等中等粒径的粗集料较多的级配曲线。

当工程条件受到多种因素影响时，可以通过设计多种矿料级配配合比，应按以上的调整方法进行综合考虑和调整，确定最符合工程条件的矿料级配范围。

4 结语

本文主要研究分析了AC-16沥青混合料矿料级配曲线的设计过程，以及不同工程条件下，确定沥青混合料矿料级配范围的调整方法。研究探索确定沥青混合料矿料级配的合适范围，对保证沥青混合料路面工程的施工质量，提高沥青混合料的路面性能和路面的使用寿命，具有重要的技术经济意义。

参考文献：

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【2】陈维英. 浅析矿料级配设计方法【J】. 四川建材，2013（04）:122-123.

【3】申云青. 浅谈沥青混合料矿料级配计算方法【J】.科技创新与应用，2014,（24）:220-220.

【4】汤寄予，赵军，高丹盈. 骨架密实型沥青混合料矿料级配的设计与优化【J】.公路，2007（11）:190-195.