沥青混合料集料级配计算

建材发展导向2018年第15期86参考文献：[1] 胡建平.BIM技术在全过程工程造价管理中的实践探讨[J].四川水泥,2017(09):163.[2] 柴苗.BIM技术在全过程造价管理中的应用[J].工程技术研究,2017(05):165-166.[3] 郭永东.基于BIM技术的工程造价管理[J].中国经贸导刊,2017 (11):76-77.[4] 栾凤娇,谭晓慧,薛松,李菲,苗群.BIM技术在全过程造价管理中的应用[J].市政技术,2015,33(05):192-196.沥青混合料的级配设计其目的是根据设计比例混合不同粒径的骨料，达到更高的密实度或强度，以满足使用性能。

目前常用的主要包括：最大密度曲线理论、粒子干涉理论、分形理论。

关于前两种级配理论，目前有很多相关的研究，分形理论的研究较少，但是其在材料方面的研究有独到的角度。

混合料集料碎石具有明显的分形特征，即自相似性。

因此，可以通过分形理论对混合料级配进行研究。

1　分形理论分形理论主要依据分形几何学，该学科是以不规则几何形态作为研究对象。

分形几何学被广泛应用于物理学、表面科学、计算机、材料学中有着广泛的应用，目前也将分形几何应用于沥青混合料的级配设计中。

1.1　分形维数假设把某个几何对象的边放大X 倍，如果它变化为原几何体的Y 倍，那么该对象的维数是：D=lnY/lnX （1.1）指数D 称为相似性维数，D 可以是整数或分数。

例如，将正方形的每边放大3倍，那么它将是原方形的9倍，也就是说，X=3，Y=9，所以D=ln9/ln3=2，说明正方形的维数是2。

1.2　集料级配分形基于广泛使用的连续级配集料计算公式：P(x)=x 3-D -x 3-D min x 3-D max-x3-D min（1.2）式中：x 为矿料粒径（mm）；P(x)为粒径为x 的通过率（%），x min 为最小粒径（mm）；x max 为最大粒径（mm）；D 为连续级配集料分形维数。

AC-20型沥青混合料生产配合比一、配合比设计依据1、JTJ 052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》2、JTG E42-2005《公路工程集料试验规程》3、JTG F40-2004《沥青路面施工技术规范》4、《国家高速公路网连霍高速（G30）西安至宝鸡改扩建工程路面施工技术指南》（2010年4月）AC-20型沥青混合料集料级配范围表一6、混合料的技术指标二、沥青拌和楼热料仓试验1、5#热料仓②毛体积相对密度：2.804表观相对密度：2.8362、4#热料仓②毛体积相对密度：2.796表观相对密度：2.8353、3#热料仓4、2#热料仓②毛体积相对密度：2.772表观相对密度：2.8204、1#热料仓②表观相对密度：2.768毛体积相对密度：2.6785、矿粉自产。

矿粉干燥、洁净、无团粒结块，其技术指标经检测符合规范要求。

结果如下表：6、沥青中面层AC-20采用90#A级沥青，其技术指标经检测均符合规范要求，试验结果如下：90#A级沥青技术指标7．高模量剂参量为混合料的0.6%三、AC-20型沥青混合料生产配合比矿料级配设计生产配合比矿料级配合成：沥青拌和楼根据选定的目标配合比矿料级配进行流量测试，待各种集料供求达到平衡后，试验室分别取沥青拌和楼二次筛分后各热料仓集料进行筛分，根据各热料仓筛分结果，依据目标配合比级配合成生产配合比矿料级配经设计调整后，确定AC-20型沥青混合料生产配合比中各热料仓矿料的用量比例为：5#热料仓：4#热料仓：3#热料仓：2#热料仓：1#热料仓：矿粉：=15：:29：19：5：28：4，合成级配符合规范要求，沥青混合料矿料合成级配计算表如图1：四、沥青混和料性能验证汇总表沥青混和料性能验证汇总表同时，根据最佳油石比4.5％以及生产配合比选定的各热料仓矿料的用量比例制作试件进行试验（抗剥落剂掺量为沥青用量的4‰），分别检验沥青混合料的高温稳定性、抗水损害性能等各项技术指标，结果均符合规范要求。

科技视界Science &Technology VisionScience &Technology Vision 科技视界沥青混合料集料级配设计方法分析李国伟李占全纪大勇韩金华楚艳惠谈俊卿师超党翠艳石云飞王洋邵慧楠(唐山市公路养护管理处,河北唐山063000)【摘要】良好的配合比设计是保证沥青混合料使用性能，进而保证沥青路面使用性能的重要条件。

为使沥青混合料具有良好的配合比，合理的设计方法显得尤为重要。

本文汇总了马歇尔法、贝雷法、CAVF 法、MDBG 法的主要特点、设计方法，分析了其设计的沥青混合料的优缺点，并对一些应注意的问题提出了看法。

【关键词】沥青混合料；马歇尔法；贝雷法；CAVF 法；MDBG 法0引言沥青混合料配合比设计的好与坏直接影响着沥青路面的实际使用性能及耐久性，百余年来世界各国的道路研究者不断完善和改进沥青混合料的设计方法。

近年来，随着我国综合国力的不断提升，我国在基础建设领域的投资力度不断加大，高等级公路的兴建数量逐年增多，而新建公路又因沥青路面有着较为良好的力学性能和耐久性以及行车舒适性得到逐年大量铺筑，通车里程也逐年增加。

但随着交通运输行业的发展，国民拥有车辆的数量也逐年增加，货车超载也增加了高速公路的运输压力。

这使得我国已建成的部分高等级公路中出现较为严重的车辙、泛油、松散及水损坏等早期破坏。

我们有必要再深入研究沥青混合料配合比的设计方法，对比研究经典的沥青混合料配合比设计方法，并尝试研究更为合理的新型配合比设计方法。

1马歇尔法我国目前主要以马歇尔设计方法设计沥青混合料，自上世纪70年代开始把马歇尔设计方法纳入设计规范。

目前在马歇尔试验配合比设计方法的实施过程中，主要存在以下几个问题：1.1矿料级配范围我国幅员辽阔，气侯与交通条件差异很大，规范规定的级配范围较宽，设计满足抗滑、防渗水、耐久等路用性能的沥青混合料级配范围，是目前路面设计的一大难题。

1.2试件成型方法和标准我国现行规范对密级配沥青混合料采用35、50、75次击实次数，对抗滑表层、SMA 等粗集料集中的混合料采用50次击实次数。

某高速公路沥青路面上面层沥青混合料配合比设计某高速公路沥青路面上面层沥青混合料配合比设计1．设计资料（1）该高速公路沥青路面为三层式结构，上面层结构设计厚度为4cm。

（2）气候条件：7月份平均最高气温为32℃，年极端最低气温为-6.5℃，年降雨量为1500mm。

（3）沥青材料：沥青密度1.025g/cm3，经检验各项技术性能均符合要求。

（4）矿质材料：集料的级配组成见表12-3，集料采用石灰石轧制，抗压强度120MPa，洛杉矶磨耗率12%，粘附性等级为5级，表观密度2.703g/cm3。

矿粉采用石灰石磨细石粉，粒度范围符合技术要求，无团粒结块，表观密度2.68g/cm3。

2．设计要求（1）确定沥青混合料类型，并进行矿质混合料配合比设计。

（2）确定最佳沥青用量。

（3）根据高速公路用沥青混合料要求，检验沥青混合料的水稳定性和抗车辙能力。

[解题步骤]1）矿质混合料配合比设计（1）确定沥青混合料类型以及矿质混合料1的级配范围根据设计资料，所铺筑道路为高速公路，沥青路面上面层，结构层设计厚度为4cm。

选用AC-13型沥青混合料，设计级配范围和中值见表1。

（2）采用图解法进行矿质混合料配合比设计①绘制图解法用图绘制图解法用图1。

根据AC-13沥青混合料的级配范围中值数据，确定各筛孔尺寸在横坐标上的位置。

然后将各档集料与矿粉的级配曲线绘制于图1中。

②确定各种集料用量在集料A与集料B级配曲线相重叠部分作一垂线AA/，使垂线截取这二条级配曲线的纵坐标值相等（即a=a/）。

垂线AA/与对角线OO/有一交点M，过M引一水平线，与纵坐标交于P点，OP 的长度X=31%，即为集料A的用量。

2图1 图解法Z=31%，矿粉D的用量W=8%。

③配合比校核与调整按照集料A∶集料B∶集料C∶矿粉D=31%∶30%∶31%∶8%的比例，计算矿质混合料的合成级配，结果见表2。

从计算结果可以看出，合成级配中筛孔2.36mm的通过量偏低，筛孔0.075mm 的通过量偏高，曲线呈锯齿状，需要对各集料比例进行调整。

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。

沥青混合料配合比设计方法
1.等级配合比设计方法：
等级配合比设计方法是根据混合料的使用等级确定各组成部分的比例关系，确保混合料的强度和耐久性符合要求。

该方法主要包括以下步骤：（1）确定使用等级：根据路面的使用要求和交通荷载等级，确定混合料的使用等级，如AC-13、AC-20等。

（2）确定粗集料含量：根据使用等级和交通荷载等级，参考相应的规范和试验结果，确定粗集料的最佳含量范围。

（3）确定沥青含量：根据粗集料的最佳含量范围和试验结果，确定沥青的最佳含量范围。

（4）确定细集料含量：根据粗集料的最佳含量范围和试验结果，确定细集料的最佳含量范围。

（5）确定沥青级配比例：根据粗集料、细集料和沥青的最佳含量范围和试验结果，确定混合料中各组成部分的比例关系。

2.初步配合比设计方法：
初步配合比设计方法是在缺乏详细材料试验数据的情况下，根据经验和规范，进行初步的配合比设计，然后通过试验和调整来进一步确定最佳配合比。

（1）确定初步沥青含量：根据使用要求和沥青的理论含量，初步确定沥青的含量。

（2）确定初步粗集料含量：根据规范和经验，初步确定粗集料的含量范围。

（3）确定初步细集料含量：根据规范和经验，初步确定细集料的含量范围。

（4）试验和调整：根据初步配合比进行试验，分析试验结果，如果混合料的性能和使用要求不符合，可以通过调整沥青含量、粗集料含量和细集料含量来改善混合料的性能。

无论采用哪种方法，都需要根据规范和经验进行合理的估算和调整，同时进行试验和对结果进行分析，以确保最终的沥青混合料配合比满足使用要求和性能指标。

配合比设计的过程中还要考虑材料的可用性和成本等因素，以实现经济和可持续发展的目标。

沥青用量=油石比/（1+油石比）。

就是已知最佳油石比，换算最佳沥青含量
最佳沥青含量=最佳油石比÷（1+最佳油石比）
比如油石比为4%，其他材料1#：2#：3#：4#=20：30：20：30，那么1吨混合料中沥青占38KG，192.4KG：288.6KG：192.4KG：288.6KG，也就是要把沥青换算为沥青含量的，为3。

8%。

最佳油石比
在沥青混凝土路面施工中沥青混合料的配合比设计在保证其路面的质量上尤为重要，而沥青混合料设计主要是混合料的集料级配和最佳油石比的确定。

在集料级配相对固定的情况下，油石比是影响空隙率、沥青饱和度等马歇尔技术指标的唯一因素，因此，为对比各种级配的性能，首先必须确定各种混合料的最佳油石比。

沥青混合料设计主要是混合料的集料级配和最佳油石比的确定。

在集料级配相对固定的情况下，油石比是影响空隙率、沥青饱和度等马歇尔技术指标的唯一因素。

因此，在混合料设计中能否准确定出最佳油石比将对混合料的性能产生很大影响。