{配比设计}对新《公路沥青路面施工技术规范》的理解

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1、对新公路沥青路面施工 技术规范的理解报批稿主要内容与修订情况介绍配合比设计方法体系v针对我国是否采用SUPERPAVE作为标准方法的问题，课题组 进行了充分的民主的讨论，我们充分考虑了我国的现状，一致 同意在现阶段仍然保留马歇尔试验配合比设计方法作为我国规 范的标准试验方法，其理由是： （1）马歇尔试验方法广泛为我国工程单位所使用，已经拥有丰富 的经验，还有大量的实践数据可以借鉴，而其他方法对我国来 说还比较陌生，只有部分研究单位和大学能够胜任； （2）所有的工程单位及与沥青混合料试验相关的单位都拥有马歇 尔试验仪，并成为各个层次最普遍的仪器设备。SUPERPAVE 或GTM方法的成型和试验设

2、备还局限于少数研究单位和大学拥 有，广大设计和施工单位不可能在近期普遍购买这些设备； （3）多年来利用马歇尔方法设计的混合料从总体来说是合理的， 所确定的空隙率等体积指标及最佳沥青用量能够适用于实际情 况，且具有较好的的对比性。相比起来，我们许多配合比设计 的技术人员素质还比较低，缺乏设计的经验，而配合比设计本 身是一件经验性很强的工作；配合比设计方法体系（4）SUPERPAVE方法及GTM方法尚未得到世界上的公认。又不 少国家进口了相关的仪器设备，进行了对比后认为所确定的矿料 级配和沥青用量与按照马歇尔方法确定的值并没有很大的差别。 即使在美国，加利福尼亚起德克萨斯州在对SUPERPAVE方

3、法经 过详细研究后，并没有放弃原来的马歇尔方法及维姆方法。另外 SUPERPAVE方法本身也有一些不完善的地方，在美国国内存在 一些争议。至今没有成为AASHTO及ASTM的正式的标准试验方 法。甚至搓揉试验机还没有完全定型，现在无法论证 SUPERPAVE设计的混合料就是好的混合料。 （5）现在我国这些新方法主要停留在配合比设计阶段，施工现场 的施工质量检验还有困难。 纵观世界各国的情况，马歇尔试验配合比设计方法仍然是现今世界 上使用最普遍的配合比设计方法。即使在美国，2000年版热拌沥 青混合料手册关于配合比设计方法仍然依次列出了马歇尔法。维 姆法、Superpave法三种方法，没有任何全

4、面否定马歇尔方法的 意思。新的公路沥青路面施工技术规 范在配合比设计方法及体积设计的 指标计算上，最大的修改示全面引入 了集料有效密度、有效沥青用量的概 念，即考虑沥青在拌和过程种被集料 吸收而造成的沥青用量的影响。v因此，我国在目前的实际条件下，仍然 以采用马歇尔试验配合比设计方法为宜 。但是，为了不致妨碍新技术、新方法 的引进。研究、推广应用，建议规范规 定 “本规范采用马歇尔试验配合比设计方法。 如采用其他设计方法设计沥青混合料时 ，应按本规范规定的马歇尔试验及各项 配合比设计检验，试验结果必须符合本 规范的设计技术标准.”重载路段的解决办法经过大量的研究，我们认为，以上问题是客观 存在

5、的，但也可以通过另外两个途径得到解决： （1)增加击实次数或锤重，无非是压实密度增大，它 与击实条件不变，提高压实度的效果是一样的； （2）对于重载路段问题，主要是对沥青用量又影响 ，增加击实次数的目的是改变空隙率和油石比。如 果维持马歇尔击实次数不变，改变设计空隙率大小 的标准，适当减小重载交通作用下的OAC，也可 以起到同样的作用。即对重载交通的路段，可通过 提高设计空隙率，加强施工压实的办法解决。2.2热拌沥青混合料的配合比设计总 原 则：应满足耐久性、抗车辙、抗裂、抗水损害能 力、抗滑性能、施工性能等多方面要求。规范的其他几条都是围绕这个目的。但是目 前的现状确实令人忧虑，沥青路面的早

6、期损坏 问题成为热门话题，所有工程都必须考虑防止 沥青路面的早期损坏。配 合 比 设 计 国家规范规定的指标是最起码的要求，是一个低 要求。规范必须兼顾全国各种不同的情况。将那么多 的不同都统一到一个规范中，规范就不可能有明确的 针对性，不能满足每个具体的工程的要求。 执行规范的时候，必须考虑到当地的实际情况， 允许对技术要求作适当的调整，所有这些，往往都反 映在工程的设计文件和招标文件中。各地应该根据当地的材料、施工水平、经济实力 、习惯，尤其是使用多年的成功的经验，规定更具体 的指标。混 合 料 设 计包括目标配合比设计阶段、生产配合比设计 阶段及生产配合比验证阶段，通过配合比设计确 定沥

7、青混合料的材料品种及配比、矿料级配、最 佳沥青用量。本规范采用马歇尔试验配合比设计方法。如 采用其他设计方法设计沥青混合料时，应按本规 范规定的马歇尔试验及各项配合比设计检验，并 报告不同设计方法各自的试验结果，供施工质量 检验使用。混 合 料 设 计配合比设计的标准级配范围是经过三阶段配合比设计确定并经建设单位和监理批准的标准级配曲线，加上施工容许的波动范围形成的。容许波动范围即施工过程中质量检验要求中规定的与生产配合比设计标准级配的差。施工过程中按照施工级配范围进行单点检验，都必须在此范围内，它可能超出规范规定的范围或设计级配范围，都是容许的。密级配沥青混凝土混合料的马歇尔试验配 合比设计

8、应符合下表的技术标准，并有良好 的施工性能。试件尺寸及成型击实次数按公 称最大粒径选用标准马歇尔试件或大型马歇 尔试件。改性沥青混合料马歇尔试验的流值 可适当放宽。对二级公路宜参照一级公路的 技术标准执行。沥青稳定碎石混合料的马歇尔试验配合 比设计方法参照沥青混凝土的方法执行。试 验结果应符合表5.3.3-2的技术标准，并有 良好的施工性能。 试件尺寸及成型击实次数按公称最大粒 径选用标准马歇尔试件或大型马歇尔试件。 对半开级配的沥青碎石混合料AM无法进行马 歇尔试验时，其配合比和最佳沥青用量可根 据实践经验和试拌试铺论证确定。 对开级配沥青碎石混合料ATPB只测定试 件的空隙率，不要求进行马

9、歇尔试验。l注：对集料坚硬不易击碎，通行重载交通的路段，也可将击实次数增加为 双面75次。 对高温稳定性要求较高的重交通路段或炎热地区，设计空隙率取高限， 且允许放宽到4.5，VMA允许放宽到16.5(SMA-16) 或16(SMA-19)， VFA允许放宽到70。当马歇尔试验的稳定度确实有困难时，对非改性沥青SMA的稳定度可放宽 到5.0kN，改性沥青SMA可放宽到5.5kN，但车辙试验的动稳定度必须合格。体积指标的计算问题沥青混合料体积设计方法 核心：混合料的设计空隙率 原规范: 密级配：型沥青混合料 36型沥青混合料 410抗滑表层 410(8)半开级配：沥青碎石 10%国外：开级配：排

10、水式沥青混合料18%美国：SHRP研究成果：设计空隙率要求4左右马歇尔试件体积指标的计算空隙 率和VMA的计算方法必须统一v现行公路沥青及沥青混合料试验规程（JTJ 052-2000)方法 的规定是不严谨的：VV=(1- f/ t)*100 式中： t按本规程T 0711或T 0712测定的沥青混合料理论最 大相对密度，当实测理论最大相对密度有困难时，也可采用按 式（5）或（6）计算的理论最大相对密度；f试件的毛体积相对密度，用表干法测定 ，当试件吸水率Sa 2时，由腊封法或体积法测定；当按规定容许采用水中重法测定 时，也可用表观相对密度a代替。 这里t可以采用真空法、溶剂法、计算法； f可以

11、采用表干法 、封腊法、水中重法，实际上不能等同。 因此，如果t 和f其中一个值的确定方法不统一，VV就不统一 。现在我国这个问题十分混乱，必须统一，成为强制性的规定 。有效体积 = 固体集料部分所占的体积 + 表面空隙中没有吸附沥青的 空隙的体积集料的有效密度吸收的沥青水可进入而沥青 不能进入的体积表面空隙固体集料部分采用视密度与毛体积密度进行计算 ，计算按照集料吸水率的不同而变 化。0.5、1.0、1.5、11.5沥青混合料与马歇尔法混合料设计之间的关系 体积计算方法之间的关系 试件相对密度的确定水中重法代替表干法是不适宜 v实际上水中重法测定的视密度是假定沥青混合料试 件完全不吸收水的极端

12、情况。试验表明，随着试件 吸水率的增加，两者的差值越大，相关关系很好。 所以采用水中重法“代替”表干法是不适宜的。即使 是毛体积相对密度也有较大差别，所以这次规范的 修订首先明确不再采用水中重法代替。各单位大量的试验表明:不同集料 、不同级配的混合料，表干法与 蜡封法测定的空隙率互有大小无 一定规律。下图仅为一例。压实后HMA 的毛体积密度BSGv沥青和集料经过压实后制成试件集料和沥青的密度集料、沥青和空隙的体积Gmb =测 试v将集料和沥青拌和v采用马歇尔击实或旋转压实后制成试件v试件干重v试件水中重v试件饱和面干重 (SSD)测试称取试件干重测 试试件的饱和面干 SSD状态最大相对密度的确

13、定vB5.6.1 对非改性的普通沥青混合料，宜 通过真空法实测的最大相对密度t反算集 料的有效相对密度。此时可以预估适宜 的最佳油石比，拌和2组的混合料，按规 定对混合料彻底分散后采用真空法实测 最大相对密度，取2个以上试样的平均值 。然后按式B.5.6.1计算和成矿料的有效 相对密度se=真空法测定沥青混合料的最大相对密度v经过大量的试验研究，一致认为按照现行试验规程 采用真空法测定最大相对密度的方法是切实可行的 。v真空法测定的基本思想是测定混合料内部完全没有 空气情况下的零空隙率相对密度。如果沥青混合料 的油石比接近最佳油石比，沥青混合料的分散程度 好（细集料团块小于6mm）抽真空时间合

14、适（矿料 的沥青膜不被破坏），沥青混合料的中的以及附着 在混合料表面的气泡去除干净，测定的结果是比较 准确的。改性沥青混合料难以分散，不能采用真空法实 测最大相对密度，真空法测定极易弄虚作假改性沥青混合料只能采用计算法 ，但计算方法必须统一v2000年版的试验规程中，对计算最大相对密度时所采用的集料 相对密度时这样规定的：“对粗集料，宜采用与沥青混合料同一种相对密度，即混合料采 用表干法、封腊法或体积法测定的毛体积相对密度时，粗集料 也采用毛体积相对密度。当混合料采用水中重法测定的表观相 对密度代替时，粗集料也采用表观表观相对密度；对细集料（ 砂、石屑）和矿粉均采用表观相对密度。” 其中对各种

15、粗集料对水的相对密度（ l- n),究竟采用什么样的 相对密度有不同意见和各种做法，从而导致全部矿料对水的平 均相对密度sb及最大毛体积相对密度t有不同的结果。 之所以会有争议是因为即使是对同一个料厂生产的同一种集料， 由于粒径大小不一样，表面开口空隙对全体积所占的比例不同 ，各种方法测定的密度是不一样的，吸水率也不一样，下图示 出了我们的一组测定结果。测 试室温条件下的松 散混合料测 试真空泵残留的气压带有盖的金属罐体振动台最大理论密度测试v将集料和沥青拌和v空气中重量v水重重量最大相对密度l松散状态（未经压实）的混合料集料和沥青的质量集料和沥青的体积Gmm =计 算vGmm = A / (

16、 A - C )Where: A = 试样干重 C = 式样水中重v对改性沥青及SMA等难以分散的混合料，宜直接由矿料的合 成毛体积相对密度与合成表观相对密度按式（B.5.6.2）计算 确定，其中沥青吸收系数C值根据材料的吸水率按式（ B.5.6.3)求得，材料的合成吸水率按式（B.5.6.4）计算确定最大相对密度的方法vB.5.9.1对非改性的普通沥青混合料，在成型 马歇尔试件的同时，按B.5.6.1的要求用真空 法实测各组沥青混合料的最大相对密度Yti。 当只对一组预估的适宜的油石比测定最大相 对密度时，也可按式（B.5.9.2-1）或（B.5.9- 2）计算其他不同油石比时的最大相对密度Yti 。确定集料的有效密度和沥青混 合料的最大相对密度确定最大相对密度的方法vB.5.9.2对改性沥青或SMA混合料等难以分散 不便采用真空法实测最大相对密度时，宜按 式（B.5.9.2-