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1、ATB-25沥青稳定碎石配合比设计与优化调整第一工程公司 摘 要 本文详细介绍了ATB-25密级配沥青碎石混合料的目标配合比及生产配合比，沥青混合料试拌试铺的总结,以及 ATB-25混合料配合比设计的进一步优化调整，对类似的ATB混合料配合比设计有一定的借鉴意义。关键词 ATB-25配合比 设计 试拌试铺 优化调整 1 前言我国高速公路沥青路面早期损坏一直就受到各方面的重视，目前仍处于摸索和探讨阶段。而对沥青路面早期损坏争论的焦点，主要集中在半刚性基层设计的合理与否，在国内多年来沥青路面基本上都遵循着“强基薄面”的设计理念，基层采用半刚性结构，沥青面层厚度一般为1518cm。随着我国引进一些先
2、进的路面结构技术，柔性基层结构路面逐步被一些省市（地区）认识和采纳，在根本上消除了路面早期损坏的因素，从而改变了路面结构型式单一的状况，趋向“柔基厚面”的设计理念。ATB沥青稳定碎石混合料，是作为柔性基层使用的新结构之一，具有骨架密实、渗水系数很小的特点，一般采用的结构层厚度大于8cm，其施工技术编入了新规范公路沥青路面施工技术规范（JTG F40-2004）中。该混合料综合了原规范中AC型与AC型的优点而形成的级配，既有AC型的粗骨料含量，又适当地采用了AC型较多的细集料用量，两种级配类型结合而成的一种新型级配。结构上既具有AC型的密实，又有AC型的骨架嵌挤结构，抗变型能力强，密实不渗水。实
3、测数据表明其稳定度很高（一般大于3000(次/mm)）,渗水系数较小（一般小于200(ml/min)），具备良好的高温抗车辙能力及抗水损坏能力。但该混合料的缺点是：大骨料含量相对较多，中间粒径骨料含量相对较少，混合料表面积相对较小，对沥青用量较为敏感；在施工过程中容易产生离析，压实比较困难。笔者参与了河南济焦新高速公路沥青路面的施工，其下面层采用13cm 厚的ATB-25密级配沥青稳定碎石路面结构，其上为6cm厚AC-20粗型沥青混凝土，4cmSMA-13沥青马蹄脂混凝土，沥青面层总厚度达23cm。下面将ATB-25沥青碎石配合比设计及优化过程的经验与总结介绍给大家，以供参考和完善，不断提高沥
4、青路面施工水平。2 ATB-25密级配沥青碎石初步配合比设计和试验段总结2.1原材料选择1、沥青：根据济焦新高速公路所处的地理位置，按照规范附录A沥青路面使用性能-气候分区，确定该路段所处气候分区为1-3-2夏炎热、冬冷湿润区，选择的沥青为国产中海（36-1）A级70石油沥青，其各项指标均符合JTGF40-2004中对道路石油沥青A级70的相关技术要求。2、矿料：ATB-25沥青混合料采用3种粗集料，1种细集料，1种矿料填料。粗集料三种规格分别为：20-30mm、10-20mm、5-10mm的石灰岩，产自博爱大辛庄；细集料采用博爱大名桥产水洗机制砂，规格为0-5mm；填料采用博爱第一水泥厂生产
5、的石灰岩矿粉。试验结果表明，各种集料均符合JTGF40-2004规范中有关高速公路沥青中下面层集料技术要求。2.2目标配合比设计1、矿料级配的确定依据JTGF40-2004规范关于ATB-25型沥青碎石的矿料级配范围要求，在规范级配范围内选择三组粗、细不同的矿料配合比。通过对所采用的矿料级配进行合成，以4.75mm筛孔通过率为粗细分界线，三组级配在4.75mm筛孔上的通过率分别为：级配1- 36.4，级配2- 30.9，级配3- 25.9。三条合成级配分别位于规范级配范围的中值线附近，中值线的上方和下方，三条级配曲线见图。表1 筛孔（mm）31.526.5191613.29.54.752.36
6、1.180.60.30.150.075级配1通过率（）10096.875.166.257.647.836.426.118.712.98.76.44.6级配2通过率（）10096.37162.65444.430.921.915.911.486.24.5级配3通过率（）10095.666.556.648.739.925.918.51410.17.464.52、混合料拌和及击实温度的确定依据河南省交科院的检测结果，绘制（中海36-1）A级70道路石油沥青粘度-温度关系图，确定出混合料拌和温度与成型压实温度范围分别为151156、139144。3、合理级配的选择对选用的三组矿料配比分别按预估的油石比3
7、.9成型马歇尔试件，马氏试件击实成型温度为：145，试件成型采用101.5的尺寸试模，双面各击实75次，测定马氏试件毛体积相对密度，计算马氏体积指标后，进行马氏稳定密度及流值试验，试验结果见表2。3种初试级配马歇尔试验结果表2级配类别级配1级配2级配3规范要求4.75筛孔通过率（）36.430.925.9试件毛体积相对密度2.4992.4852.47理论最大相对密度2.5962.5912.586空隙率（）3.74.14.536矿料合成毛体积密度rsb2.7572.7552.754空隙率（）12.813.213.7不小于12 VV=4.0有效沥青饱和度（）71.168.967.25570稳定度（
8、KN）不小于10.1411.159.787.5流值（0.1mm）31.734.3391540注：沥青用量（占混合料总量的百分数）pb=3.75% 矿料用量（占混合料总量的百分数）ps=96.25%从表中分析，三个级配均可采用，但是级配1的饱和度略大于规范上限，其热稳定性将受影响；级配3，粗骨料含量略多，混合料可能会产生较大的离析，并且可能出现因离析导致的渗水，所以采用级配2较为稳妥。4、确定合适级配的最佳沥青用量（1）采用设计级配2，油石比间隔为0.3%，选取3.3、3.6、3.9、4.2、4.5五组不同油石比，分别制成马氏试件，马氏试验结果见表3。 ATB-25马氏试验结果汇总 表3油石比马
9、氏毛体积密度理论密度空隙率VV%间隙率VMA%饱和度VFA稳定度KN流值F1255707.51540注：矿料毛体积密度rsb2.755，沥青用量Pb分别为（由低到高）3.19%、3.47%、3.75%、4.03%、4.31%，rse=2.757，矿料用量Ps分别为（由低到高）96.81、96.53、96.25、95.97、95.69油石比3.9的沥青混合料的理论最大密度采用实测法，其余按公式计算得出，在计算矿料合成毛体积相对密度时，粗集料采用毛体积相对密度，细集料及填料采用表观相对密度，沥青采用25时的相对密度（1.011）。将上表试验汇总结果以油石比为横坐标、其它物理力学指标为纵坐标，绘制成
10、马氏试验最佳油石比确定图，在图中：14.2，24.5，33.9（按济焦高速路面施工指导意见，目标空隙率为4.0），对应于饱和度中值的油石比为3.5，因为稳定度没有出现峰值（最大值在曲线端部），以目标空隙率所对应的沥青用量3作为OAC1，即OAC13.9，OAC2=(OACmin+OACmax)/2=3.8%（2）取OAC=(OAC1+OAC2)/2=(3.9+3.8)/2=3.9%为最佳油石比，以最佳油石比（3.9），进行马氏试验，试验结果如下：试验项目试验结果规范理论最大相对密度2.589试件毛体积相对密度2.483空隙率VV%4.103-6间隙率VMA%13.312（设计空隙率为4）沥青饱
11、和度VFA%69.25570稳定度KN10.137.5流值FL（0.1mm）3815-40（3）检验最佳沥青用量时的粉胶比FB=1.28，符合0.81.5的要求。（4）检验有效沥青膜厚度SA=1000.0041+30.90.0041+230.0082+15.50.0164+10.90.0287+7.90.0614+5.90.1229+4.53277=3.79DA=10=10=9.71m5m，符合要求。5、ATB-25配合比设计检验序号检验项目规范技术要求检验结果符合性1水稳定性马氏试件残留稳定度不小于80%97%符合2高温稳定性试验动稳定度大于1000（次/mm）3110（次/mm）符合3渗水
12、检验渗水率小于（200ml/min）0符合2.3ATB-25混合料生产配合比设计ATB-25混合料的生产配合比设计过程与普通沥青混合料生产配合比设计过程是一样的。生产配合比设计结果如下：1、油石比3.9时的马氏结果试验项目试验结果规范要求理论最大相对密度2.593毛体积相对密度2.489空隙率（）4.03-6矿料间隙率（）13.112.0（目标空隙率为4.0时）沥青饱和度（）69.55570稳定度10.317.5流值3715402、生产配合比级配曲线筛孔（mm）31.526.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075通过率（）10095.670.76353.
13、842.43121.414.710.37.35.64.02.4ATB-25混合料的试验段总结通过对ATB-25沥青碎石进行试拌与试铺，来验证配合比设计情况。1、试铺后所产生的一些质量问题：（1）摊铺面粗细离析严重，条带状、局部片状都有，外观很不理想。（2）泛油严重，条带状、局部片状都有，正好和粗细离析相对应。凡是泛油的地方都是细料相对集中的地方，粗料集中的地方也有个别地方泛油，但不是很严重。（3）通过对ATB-25结构层取芯测定压实度，发现压实度值较大，大部分相当于最大理论密度的97左右，也就是路面压实成型的残留空隙率只有3左右，个别点低于3。渗水系数为零，抗水性较好。2、针对质量问题查找原因：经过对混合料进行抽提及级配分析后，混合料油石比为3.99，级配曲线与设计级配很接近，在分析中排除ATB-25混合料在拌合运输、摊铺过程中不可避免的产生一些混合料离析外，造成上述情况的主要原因是：（1）ATB-25混合料中结合料（沥青）过多，油石比偏大。
