沥青混凝土防渗心墙的配合比设计是根据沥青混凝土防渗心墙的技术要求，结合工程地附近沥青混凝土原材料的基本性质，在确定的基本施工工艺条件下采用矿料级配和沥青含量两个参数进行的沥青混凝土的配合比选择，并通过一系列的沥青混凝土性能试验以确定满足设计要求的、经济合理的沥青混凝土最佳配合比例。
水工沥青混凝土的配合比设计分为两种设计理论：一种是传统的水工沥青混凝土配合比设计理论，另一种是胶浆理论。
传统的水工沥青混凝土配合比设计理论采用矿料级配和沥青用量作为配合比设计的两个主要参数，其中矿料级配设计一般采用最大密度曲线理论和粒子干涉理论。最大密度曲线理论是根据富勒（Ruller）等人通过试验提出的一种理想曲线，使固体颗粒按粒度大小有规则地组合排列，粗细搭配，可以得到密度最大、空隙最小的混合料级配。矿料的混合级配曲线愈接近于抛物线，则密度愈大。最大密度曲线主要描述了连续级配的粒子分布，可用于计算连续级配。粒子干涉理论则认为要想达到矿料混合后的最大密度，前一级颗粒之间的空隙应由次一级颗粒填充，其余空隙又由再次一级小颗粒填充，但填隙的颗粒粒径不得大于其间隙的距离，否则大小颗粒粒子势必产生干涉现象。该理论不仅可用于计算连续级配，也可用于计算间断级配。我国目前多采用最大密度曲线理论设计水工沥青混凝土矿料级配，具体采用三个参数（Dmax、di、Pi）来表征，骨料每一粒径di的通过率Pi均有一特定范围，各粒级矿料的通过率计算公式为
式中 Pi——粒径为di的总通过率；
Dmax——骨料最大粒径；
P0．075——0．075mm筛上的总通过率；
n——骨料级配指数。
矿料合成级配确定后，沥青用量成为影响沥青混凝土性质的惟一因素。沥青用量有两种不同的表示方法：一种方法是以矿料总重为100%，沥青用量按沥青占矿料总重的百分数计，例如沥青用量6%，则沥青混凝土混合料重为100%+6%=106%；另一种方法是以沥青占沥青混凝土混合料总重的百分数计，例如沥青用量6%，矿料用量则为94%，沥青混凝土混合料总重为100%。目前这两种方法均在应用，但前者将矿料固定为l00%，沥青用量成为独立的变量，它的变化不影响矿料的计算，实用上较为方便，故应用较多。
另一种水工沥青混凝土的配合比设计理论是近年来发展起来的胶浆理论，采用骨料级配指数、填料浓度、胶骨比作为配合比设计的三个参数，与传统的设计方法没有本质区别。
根据SD220—87《土石坝碾压式沥青混凝土防渗墙施工规范（试行）》的要求，防渗层沥青混凝土骨料最大粒径不得超过一次铺筑层厚的1/3，且不得大于25mm。结合尼尔基水利枢纽工程的实际情况，骨料最大粒径确定为20mm。为了获得最佳的沥青混凝土试验配合比，根据SLJ01—88《土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则》中最大粒径为20mm的密级配水工沥青混凝土矿料级配及沥青含量范围（如表3-9所示），针对两种不同的矿料（库区长发屯B号料、阿荣旗2号料）、不同的沥青（欢喜岭90号重交通道路沥青、锦州石化天元集团公司10号建筑沥青和盘山县龙马沥青厂减压渣油）种类，采用传统的水工沥青混凝土配合比设计理论来进行尼尔基水利枢纽工程沥青混凝土配合比的设计工作。
表3-9 水工沥青混凝土矿料级配和沥青用量参考表
（一）碾压式沥青混凝土配合比设计
参考其他类似工程沥青混凝土配合比的设计经验，结合尼尔基水利枢纽工程的实际情况，设计了5种能够满足SLJ01—88《土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则》要求的骨料级配，并分别对其进行沥青含量为6．1%、6．3%、6．5%的室内沥青混凝土配合比试验，具体配合比见表3-10。
（二）浇筑式沥青混凝土配合比设计
1.掺配沥青的配合比
浇筑式沥青混凝土采用辽宁省锦州石化天元集团公司生产的10号建筑沥青与辽宁省盘山县龙马沥青厂生产的减压渣油配制的掺配沥青作为沥青混凝土胶凝材料，掺配试验结果见表3-11。(www.xing528.com)
表3-10 碾压式沥青混凝土室内试验配合比
表3-11 沥青、渣油试配试验结果
表3-11中的试验结果表明，当沥青与渣油掺配比例为1∶2．5时，掺配沥青的软化点为48．2℃，具有适宜的软化点，胶体类型为溶胶—凝胶型，可以满足施工需要，具体各项检验成果见表3-12。
表3-12 掺配沥青检验结果（沥青：渣油=1：2.5）
试验结果表明，掺配沥青的抗老化性能较差，施工应用时应注意采取老化防护措施。
2.浇筑式沥青混凝土配合比设计
为了获得浇筑式沥青混凝土的最佳试验配合比，参考其他类似工程的设计应用经验，骨料级配按照SLJ01—88《土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则》中的最大粒径为25mm的密级配水工沥青混凝土矿料级配范围要求设计，并对其进行掺配沥青含量为10．5%、11．0%、11．5%的室内沥青混凝土配合比试验，具体配合比见表3-13。
表3-13 浇筑式沥青混凝土室内试验配合比
（三）振捣式沥青混凝土配合比设计
振捣式沥青混凝土是中水东北勘测设计研究有限责任公司根据多年的浇筑式沥青混凝土设计、试验研究与应用经验，在把握现代沥青混凝土施工技术的背景下提出的一种沥青含量及性能均介于碾压式沥青混凝土和传统的浇筑式沥青混凝土之间的沥青混凝土，施工时需要采用专用的振捣设备使之密实，故称其为振捣式沥青混凝土。
由于振捣式沥青混凝土是一种全新施工工艺的沥青混凝土，目前并无配合比设计经验可供参考，因此在振捣式沥青混凝土室内配合比设计中，参照SLJ01—88《土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则》中密级配水工沥青混凝土矿料级配及沥青含量范围，进行大量的沥青混凝土配合比试拌成型试验，确定试模尺寸（长×宽×高）为100cm×40cm×30cm，采用试坑模拟施工的实际情况，试验前将试坑底部及侧壁采用人工夯实，拌和设备采用试验室用小型沥青混凝土搅拌机，入仓方式为人工浇注，浇注时段内气温在-1．5～7．2℃范围内，西北风3～4级（满足风力小于4级的要求），从混合料入仓浇注开始到振捣结束，环境气温呈上升趋势。通过室外6场模拟试验，确定了4个振捣式沥青混凝土配合比，具体详见表3-14。
表3-14 振捣式沥青混凝土室内试验配合比
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