骨架密实型沥青混合料级配设计研究探讨

第43卷第3期 山西建筑Vol.43No.32 0 1 7 年 1月SHANXI ARCHITECTURE Jan.2017 •113 •文章编号：1009-6825 (2017) 03-0113-02沥青混合料骨架密实级配设计研究苗超蒋洪涛(山东大学土建与水利学院，山东济南250061)摘要:简述了级配理论以及级配设计方法的发展现状,对国内外骨架密实设计以及骨架评价进行了分析，从理论方法、设计原 贝IJ、可视化设计三方面，总结了其在未来的研究方向，有利于提高沥青混合料骨架密实级配设计的水平。

关键词：骨架密实，沥青混合料，级配设计，可视化技术中图分类号:TU535 文献标识码:A〇引言随着我国经济的飞速发展，高速公路的建设在我国也初具规 模。

但是,随之而来的就是交通量的逐渐增大和频繁的超载，进 而导致了路面初期损坏乃至早期损坏[1]。

传统沥青路面的设计 寿命为15年，但是路面在早期就会产生严重的损坏，这说明传统 路面设计技术不再适用于高等级道路路面的设计。

沥青混合料是一种多元复合的混合物，包括矿料、沥青以及 填料，矿料中的较粗集料提供骨架,较细部分以及沥青胶浆起到 填充作用。

从体积角度来讲，混合料中矿料的体积占据了 80%以上，并且矿料本身的性能相对比较稳定，因此，矿料的级配组成对 沥青混合料性能的影响是至关重要的[2]。

此外，沥青的用量决定 了沥青混合料的成本，而良好的级配在达到很好性能的同时可以 有效地减少沥青的用量，降低成本,所以说级配设计是沥青混合 料设计的关键。

沥青混合料按照结构可分为骨架空隙型、骨架密实型以及悬 浮密实型，骨架密实型沥青混合料可兼具另外两种类型的优点，既具有较高的粘聚力，又具有较强的摩阻力，所以说是一种理想 的级配类型，因此成为研究的一个重点方向。

1级配理论研究进展颗粒的堆积起源于我国的垛积理论[3]，矿料级配设计离不开 堆积的研究，国内外专家对此提出了很多理论模型。

沥青混合料的级配设计原则与方法王林宋树喜山东省交通科学研究所山东省烟台市交通局质检站1 引言近年来，随着对高等级沥青路面技术的进一步研究，对于路面沥青混合料的认识提高逐渐提高。

特别是近年来国际上一些先进的设计方法和设计理念的引进，为我们在沥青混合料的设计方面注入了新的活力。

以往许多认识的误区正进一步得到澄清，对路面沥青混合料的研究与认识己经进入了一个崭新的阶段。

以往对沥青混合料的级配选择问题的认识就是许多误区中的一个，我们逐渐认识到，对于沥青混合料的级配选择不再是千篇一律地选择级配范围的中值，而是根据路面的运输和气候条件和集料的自身特性进行优化选择。

正在修订的公路沥青路面施工技术规范和公路沥青路面设计规范也将级配的选择作为重要的修订内容。

在这种前提条件下对进行沥青混合料设计的工程技术人员提出了更高要求，需要对沥青混合料的级配性质充分认识，做到有的放矢。

本文将笔者近年来对沥青混合料级配的学习和研究的认识加以阐述，以抛砖引玉。

沥青路面的使用性能很大程度上取决于沥青混合料的体积特性和压实特性。

一般认为，如果路面沥青混合料的压实稳定性差，使用过程中空隙率过小容易出现车辙和泛油现象，而路面空隙率过大也容易出现水损、老化和失稳现象。

沥青混合料在一定压实条件下的体积特性由矿料的体积特性和沥青胶结料的含量和性质确定。

矿料的体积特性直观地反映在一定压实条件下的矿料间隙率VMA 的变化。

影响矿料体积特性的主要因素有：矿料的级配、矿料材质的硬度、表面纹理、颗粒的形状、压实条件。

级配是指沥青混合料中矿料不同粒径的分布，一般采用各个筛孔的通过率表示。

它是沥青混合料中矿料的最重要特性，几乎影响到沥青混合料的几乎所有重要特性，包括劲度、稳定性、耐久性、渗水性、施工和易性、抗疲劳能力、抗滑能力甚至抗开裂能力。

根据美国沥青路面协会NAPA的资料指出，对于高压力作用下的沥青混合料，如果是一个稳定的混合料，高温车辙的抗力80％是由集料骨架结构提供的，其余的20％是由沥青胶结料提供。

骨架嵌挤密实型沥青混合料集料配合比设计康 伟（上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海 200092）摘要：依据逐级填充理论设计骨架嵌挤密实型级配，针对集料的特性设计混合料配合比并分析所得级配的组成特点。

采用单因素捣实试验确定粗集料、细集料骨架，用Superpave体积设计法计算混合料的合成配比，根据级配曲线分析骨架嵌挤密实型级配的组成特点。

通过混合料路用性能试验评价设计配比的优劣，说明因地制宜的配合比设计方法更具有合理性。

关键词：道路工程；沥青混合料；骨架嵌挤密实；配合比；组成分析中图分类号：U414.175 文献标识码：B Proportioning design of asphalt mixture with multilevel dense built-in gradationKANG Wei（Shanghai Municipal Engineering Design and Research Institute (Group) Co., Ltd., Shanghai 200092 China）Abstract:Based on the theory of step by step filling, the skeleton embedded compaction gradation is designed. According to the characteristics of aggregate, the mixture mix ratio is designed and the composition characteristics of the gradation are analyzed. A single factor compaction test is used to determine the skeleton of coarse aggregate and fine aggregate, and the synthetic ratio of mixture is calculated by Superpave volume design method. Aggregate gradation have an effect on HMA pavement performance, it is reasonable to design specialized gradation for specific aggregate.Key words:road engineering;asphalt mixture; multilevel dense built-in gradation; mix proportioning composition analysis 引言美国SHRP研究计划表明，集料在沥青混合料高温抗车辙方面发挥的作用较大，在沥青混合料低温抗裂性能方面的作用较小[1]，说明在表征混合料高温性能时，集料起着主要作用。

骨架密实结构沥青混合料路用性能作者：陈玲芳来源：《管理观察》2009年第13期摘要：通过试验研究,系统分析了骨架密实结构(GS)沥青混合料和密级配沥青混凝土的路用性能，包括马歇尔稳定度，水稳定性，低温抗裂性，高温稳定度，疲劳耐久性和抗滑性能，并对集料级配骨架形成与空隙率的关系作了分析。

结果表明，骨架密实结构沥青混合料具有较密级配沥青混合料更好的路用性能，可以改善沥青路面使用品质，延长使用寿命，具有较好的经济和社会效益，是一种优良的路面材料。

关键词：骨架密实结构沥青混合料密级配沥青混凝土路用性能目前我国使用较多的密级配沥青混凝土（AC）抵抗早期损坏以及高温车辙的能力相当弱，且AC型沥青混凝土表面略显光滑，高速行车条件下易形成汽车的“漂滑”现象，对交通安全危害极大，如何提高沥青混合料的抗早期损坏能力、提高混合料高温稳定性和抗滑性能，是目前各级公路部门都致力解决的难题。

沥青混合料组成设计，不仅要考虑到高温稳定性和低温抗裂性，而且应兼顾疲劳耐久性和抗水损害性能；但这些性能往往是相互制约、相互矛盾的。

普通的密级配沥青混凝土受级配组成理论所限，已很难较好的解决这种矛盾。

1.原材料性能1.1沥青采用壳牌AH-90重交通道路石油沥青，其指标如表1所示。

1.2集料集料采用河南产石灰岩，矿粉由石灰岩磨细而成。

其指标如表2所示。

1.3级配类型粗、细集料在混合料中所起作用并不一样，Robet Baley提出集料相互嵌挤形成骨架以及骨架空隙与集料粒径、形状有关，粗集料空隙应由细集料填充；因此，粗、细集料分界及用量成为级配组成设计的关键。

骨架密实沥青混合料以Baley method为基础，考虑到我国实际筛孔尺寸设计混和料级配，对最大公称尺寸16、19mm的以4.75mm为粗、细集料分界点，对最大公称尺寸10mm以下的以2.36mm为粗、细集料分界点，以细集料胶浆填充骨架密实空隙。

以最大公称尺寸16为例，采用密级配沥青混凝土AC-16和骨架密实沥青混合料（简记为GS-16）等两种级配类型，级配时采用逐级回配的方法以中值为目标级配。

浅谈骨架-密实型级配沥青砼施工质量控制要点摘要：因沥青路面工程施工的特点是工期紧，工程量大，机械化程度高，资源相对集中。

因此在施工过程中对沥青路面的施工质量控制的管理尤为重要。

本人结合参于安徽省内的几条高速公路建设的实践经验，作为监理工作者对沥青路面施工现场的质量监管主要从施工材料、配合比、设备、工艺等方面加强管理，从而达到沥青路面施工质量控制的目的，通过我省的几条高速公路建成运行，总体质量较为稳定，目前还没有发生车辙损害和水损害的现象。

关健词：沥青砼施工质量控制要点安徽省高速公路路面施工质量管理，从2005年（沿江高速池州至大渡口段、芜湖至铜陵段）开始，在安徽省高速公路控股集团公司，陆学元博士为主导的管理新理念的指导下，骨架-密实型级配沥青砼施工质量控制，对设备保工艺、工艺保质量的新的管理理念已形成，并实施于施工过程中。

通过建成通车运行，取得较好的效果和经济效益。

一、材料选择路面工程碎石、细集料材料除了符合技术规范要求以外，至少还要符合以下条件：母材的宕口分布材质要均匀，不准采用含风化石较多的宕口料源；对材料的加工方式必须要用反击破且带有除尘设备，降低针片状及粉尘含量；考察设备的生产能力，结合规模施工的需求量，对材料的产量要作客观的分析；细集料采用带有除尘设备制砂机加工，0.075MM通过率控制在10%-12%，颗料形状、级配好的机制砂；上面层采用优质消石灰，改善玄武岩的粘附性；AH-70重道路SBS改性沥青。

二、配合比设计与优化在我省的几条高速公路建设中，对主线路面结构型式多为：4cm厚AC-13C （SBS改性）+6cm厚AC-20C(SBS改性)+8cm厚AC-25C，安徽省沿江高速、安景高速、阜周高速、周六高速都是这种结构层设计。

在2006年的沿江高速建设期间，陆学元博士对这类结构层配合比设计，在大量试验的基础上进行优化，级配的整体走向较粗，多用中间骨料，尽量少用细料和大料。

即称为“骨架-密实型级配”沥青砼。

骨架密实型沥青混合料的设计方法与配合比实验王斐;钮宏;田浩【摘要】提出了一种新的抗车辙的骨架密实性沥青混合料级配设计方法,在粗集料级配设计时,筛除4.75mm粒径以下的细集料,以干捣实密度值为粗设计指标;采用SAC方法进行细集料的设计,得到的细集料级配较为密实.在骨架级配设计时,沥青混合料的标称粒径与0.75 mm筛孔通过率数值密切相关,0.075 mm的筛孔的通过率是会变化的,能够根据标称粒径的减小而从一定的程度上有增大的情况,从以往的施工得到的经验,在标称的粒径为25 mm的时候,0.075 mm筛孔通过率在4.5％～5.5％的范围内较为合适;在标称粒径为13 mm时,0.075 mm筛孔通过率在6.5％～8.5％的范围内较为合适.在进行抗车撤骨架密实性沥青混合料配合比设计时,以标称粒径为13 mm的骨架级配设计为例,根据马歇尔试验结果,本例设计指标空隙率为4％,毛密度值为2.444 g/cm3,油石比为4.46％.最后对沥青混合料在拌和、运输、摊铺、碾压、养护等阶段的施工技术进行了分析,提出相关注意事项.%This paper proposes a new anti rutting skeleton dense asphalt mixture gradation design method,the coarse aggregate gradation design,screening of fine aggregate particle size below 4.75 mm,with dry ramming density values for coarse design index;SAC method was used for the design of fine aggregate,fine aggregate the dense gradation.In the framework of asphalt mixture gradation design,nominal diameter and 0.75 mm passing rate are closely related to the value,0.075 mm passing rate increases with the decreasing of the nominal size,according to the construction experience,the nominal diameter of 25 mm,0.075 mm passing rate is more appropriate in the 4.5 ％～ 5.5 ％ range in nominal grain;the diameter is13mm,0.075 mm passing rate in the range of 6.5％～ 8.5％ is more appropriate.The anti rutting skeleton dense asphalt mixture design,with nominal diameters of the skeleton gradation design of 13mm as an example,according to the Marshall test results,the cases of design index of void ratio was 4％,density value is 2.444 g/cm3,the proportion is4.46％.Finally,the asphalt mixture in themixing,transportation,paving,rolling,maintenance and other stages of the construction technology are analyzed,and puts forward relevant matters needing attention.【期刊名称】《公路工程》【年(卷),期】2017(042)005【总页数】6页(P227-232)【关键词】配合比;车辙;混合料;施工技术;骨架级配【作者】王斐;钮宏;田浩【作者单位】苏州大学附属第一医院基建办,江苏苏州215000;浙江交通职业技术学院,浙江杭州311112;浙江省交通运输科学研究院,浙江杭州 311305【正文语种】中文【中图分类】U414.1随着经济的发展，车辆还有交通的流量也在不断增加，车辆超载的情况也是一天比一天增多，公路路面出现车辙印已成为公路路面的病害之一[1]。

问断骨架密实型级配组成研究金芳(LJJ西新三公路桥粱建设养护有限公司，…西忻州034000)工程技术喃耍]通过粗细集料的试验，以最大公称粒径13m m合成级配为基准，对粗集料以&75m nl，95m m，13．2m m进行分界，运用捣实密度的方法进行枉集料捣实试验，确定捣实粗集料最小空隙时的比例为最优比倒，再对4．75m m以下集牟牛进行逐缀填充的原则试验出细集料的各级筛孔比例。

最后成型浸，槲与SA M一13．A C一13漫冶辞扣莲行洼能对比，结果证明更嘲L配巨能大部分指橱．饩于前两者，其它持平。

甚旨阔】同断骨架密实型；级配组成；间断级配一般而言，良好级配的沥青混合料，既有坚实的矿质骨架结构，又具有较高的密实度，且空隙含量适中的特点，其路用性能就较好，此外混合料辛矿料表面的粗糙度、形状、酸喊f曼朔对强度有明显影响。

提高沥青混合科的高温稳定性，可采用混合料中增加粗集料含量，或限制剩余空隙率，使相集科形成骨架网络结构，以提高沥青混合科的内摩阻力；也可适当地提高沥青的粘度，控制沥青与矿料的比例，严格控制沥青用置，采用碱性矿粉，以改善沥青与矿料之间的相互作用，从而提高沥青混合料的粘聚力：此外，使胃}聚合物蒯生沥青，对于沥青和集料粘聚力来说，可以得到较为满意的效果。

混合料在低温下，强度与变形能力大小是沥青混合料低温抗裂性的两个重要指标，较高的强度和较大的变形能力可得到高抗裂性的混合料。

但两者不能同时达到最优，很难同时有明显的增大，所酾十的某种材科在强度或者变形能力任何一方面的增加，对沥青抗裂性都是～种贡献。

因此用强度或变形能力中任～指标评价抗裂性是不合适的。

所以需从应力和变形两方面综合考虑。

而选用应变能来反映沥青混合料低温性能方面是比较好的指标，低温应变能越大说明低温抗裂性越好。

沥青混合料的水稳定性，混合料的空隙率越小越好，说明细集料越多，混合料的空隙被填充的越满，在压实的情况下，水分很好地封在外边，大大地减小了沥青混合料的水剥落。

沥青混合料级配设计研究方案一、研究内容1、级配对粗骨料骨架间隙率的影响2、级配对矿料离析的影响3、级配对矿料易密性的影响4、级配对沥青用量及混合料体积参数的影响5、沥青混合料车辙对比试验研究6、沥青混合料疲劳对比试验研究7、沥青混合料低温弯曲对比试验研究8、沥青混合料水稳性对比试验研究二、技术路线1、确定关键筛孔及通过率粗骨料以“石-石”相接形成有效嵌挤为原则，运用干涉理论确定各关键筛孔的初始通过率，细骨料则主要填充粗骨料间隙用以控制沥青混合料空隙率，原则要找到一种性能与SMA相近，并能象普通AC系列具有良好施工性能的矿料级配。

2、正交试验设计以粗骨料各关键筛孔通过率为影响因素，以目前施工规范所规定的级配范围作为控制水平进行3.4.5因数3水平正交试验。

3、评定粗骨料骨架间隙率采用捣实试验，评定离析、易密性采用压重振动试验。

=13.2mm沥青混合料对细集料级4、在粗骨料正交试验的基础上，采用dNMAS配进行正交马歇尔试验，拟对1.18、0.6、0.3mm三个孔径分别采用穿过禁区、穿过禁区下方，AK-13规范下限三个水平，0.075mm孔径采用10、7、4三个水平进行四因素三水平正交马歇尔试验，固定油石比为5.0，检测试件毛体积密度、空隙率、饱和度、稳定度、流值。

5、在粗、细集料正交试验基础上，选定一个最优级配与AK、AC、Superpave、SMA进行比较，内容包括高温稳定性、低温抗裂性、疲劳性能及水稳定性。

三、试验方案1、对集料进行分筛，分别测量各粒径段集料松装密度，捣实密度，计算各级理论实积率。

2、对dNMAS =26.5mm、dNMAS=19mm、dNMAS=16mm、dNMAS=13.2mm粗骨料进行正交捣实试验，测定粗骨料骨架间隙率。

关键筛孔及通过率水平如下1)dNMAS=26.5mm19 16 13.2 9.5 4.7580±7 70±7 60±7 50±7 35±6 L27（35）五因素三水平2)dNMAS=19mm16 13.2 9.5 4.7580±7 70±7 50±7 35±6 L9（34）四因素三水平3)dNMAS=16mm13.2 9.5 4.7580±7 60±7 35±6 L9（33）三因素三水平4)dNMAS=13.2mm9.5 4.75 2.3675±7 45±7 35±6 L9（33）三因素三水平3、离析正交试验对各种标称粒径的粗集料采用压重振实法（拟在振动台上进行），时间为5分钟，测定容积筒中上三分之一及下三分之一部分筛分试验结果，以各筛孔通过率之差绝对值之和及骨架间隙率作为评价指标。