沥青混凝土的配合比优化设计技巧

配合比设计是沥青混凝土面板设计中很关键的一步，相对于常规混凝土配合比设计，沥青混凝土配合比设计目前在国内没有相应的技术规程规范。设计时委托北京水利水电科学研究院进行了大量室内试验，并类比其他工程经验，初步提出沥青混凝土配合比。

1.封闭层

封闭层主要用于沥青防渗层表面，防止沥青混凝土防渗层在紫外线照射下老化。室内配合比试验对比了欢喜岭-70号、壳牌改性、壳牌-90、中海2号、建筑10号等多种沥青与填料的不同配比共14组试验，同时对掺纤维为沥青感温性的改善做了比较，试验结果表明∶欢喜岭改性沥青∶矿粉=3∶7、壳牌改性沥青PMB∶矿粉=1∶2、壳牌90号沥青∶矿粉=3∶7配制沥青玛脂可满足封闭层要求。掺纤维对沥青玛脂高低温性能不明显，建议不用，试验成果见表6.3-11。

表6.3-11　封闭层推荐配比及性能试验

注 纤维素用量为玛脂（矿粉+沥青）重量的百分率。

施工期根据现场试验最后确定采用欢喜岭SBS改性沥青∶矿粉=3∶7。

2.防渗层

沥青混凝土防渗层配合比设计首先确定矿料级配，见表6.3-12。

表6.3-12　沥青混凝土防渗层矿料推荐级配

注 3号级配为最佳级配，优先选择。

通过斜坡流淌、渗透、水稳定试验确定最优油石比和配比，其中1号、2号配比以3号级配曲线为基础，3号、4号配比以2号级配曲线为基础，推荐配比及指标见表6.3-13。

表6.3-13　沥青混凝土防渗层矿料推荐配比及其指标（优先选用2号配比）

综上所述，选择2号、3号级配曲线，填料含量在10.7%～13%，沥青含量在6.8%～7.2%，沥青混凝土各项技术指标均可满足防渗层技术要求，推荐2号配比为室内设计配比。

在室内设计配比确定后，通过使用各种沥青以室内设计配比配制的沥青混凝土性能比较进行沥青优选，见表6.3-14。

表6.3-14　推荐沥青配制的沥青混凝土性能指标

表6.3-14试验结果表明，4种沥青采用推荐配比配制沥青混凝土均满足防渗层技术要求，从对热稳定性有利考虑，依次优先选择壳牌改性沥青、中海2号沥青、壳牌90号沥青、欢喜岭90号沥青。

需要说明的是马歇尔稳定度试验是沥青混合料配合比设计和沥青路面施工质量控制的最重要的试验项目，不很适用水工沥青混凝土，马歇尔流值和水工沥青混凝土面板斜坡流淌值没有必然的联系，沥青混凝土防渗层热稳定性控制以斜坡流淌控制为主。

针对沥青混凝土防渗层推荐配合比还进行了弯曲试验、低温拉伸试验、低温冻断试验、圆盘试验掺配纤维等力学性能试验，试验按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ 052—2000）相关规定执行，试验结果表明：

（1）在2℃、拉伸度率0.5mm/min时，沥青混凝土弯曲应变不小于2.25%。(www.xing528.com)

（2）在2℃、拉伸度率0.3mm/min时，沥青混凝土弯曲应变不小于1.0%。

（3）中海油2号参与配比的沥青混凝土平均冻断温度为-40.5℃，壳牌90平均冻断温度为-39℃，壳牌改性平均冻断温度为-46℃，欢喜岭90号平均冻断温度为-41℃。

（4）低水压下，先使沥青混凝土圆盘中心位移达到58mm并维持其不变，再加压至0.50MPa，无渗漏；中心位移达到64mm时渗漏，裂缝比较严重。

（5）掺纤维对沥青混凝土热稳定性改善明显，但在沥青混凝土热稳定性能满足要求的情况下无需掺纤维。

施工期根据试验和原材料检验选用欢喜岭90号沥青的结果，进行了配合比试验，最终选定的施工配合比见表6.3-15。

表6.3-15　沥青混凝土的配合比

3.整平胶结层

沥青混凝土整平层配合比设计确定矿料级配见表6.3-16。

表6.3-16　整平层推荐级配

整平层要求具有良好的透水性、稳定性，推荐配比性能指标见表6.3-17。

表6.3-17　整平层推荐配比性能指标

4.细粒料沥青混凝土

招标合同文件中，沥青混凝土与常规混凝土接头部位楔形体采用沥青砂浆，施工阶段试验沥青砂浆指标不能完全满足合同要求，同时因沥青砂浆柔性较大，再斜坡上摊铺易于变形，调整为细粒料沥青混凝土，设计配比见表6.3-15。

5.砂质沥青玛脂

砂质沥青玛脂主要用于沥青混凝土和混凝土对接接头处的嵌缝料，骨料为天然砂和人工砂，考虑河砂为酸性材料，骨料采用人工砂，砂细度模数宜为1.4～2.5，设计配比及检测结果见表6.3-18和表6.3-19。

表6.3-18　沥青玛脂配合比（质量比）

表6.3-19　砂质沥青玛脂黏结试验测试结果

注 室温14℃，剪切位移速率2mm/min，砂质玛脂厚度20mm。