沥青混合料级配确定及控制
摘要：目前在实际工程中，沥青混合料是公路工程建设中最为常见的原料。而沥青混合料的级配主要是指各种粒径的矿料（粗集料、细集料和填料等）经过一定比例的组合和搭配，以良好的促进作用改变沥青混合料的性能，进而提升整个工程的原材料质量。而影响其配比的因素包含较多方面，如混料的密度、稳定度和流值等，在这些因素的影响下会改变矿料的表面积，进而影响沥青混合料的用量。本文基于此背景对沥青混合料的级配确定方法进行分析，进而提出其具体的影响因素和控制措施，为后续工程顺利施工建设创建良好的技术条件，延长路面的使用寿命。
关键词：混合沥青料;级配;控制措施
中图分类号：U414
引言
沥青路面建设施工所使用的主要材料就是石料，因此石料本身的品质和质量对于路面的使用性能有着十分重要的影响。在沥青路面工程施工中，石料在使用中的要求也相对较高，如其本身的耐磨性性质和坚硬性质等，并且在碎石的压碎值、粘附性、吸水率、坚固性和视密度指标方面都有着较高的要求。因此需要在施工前对沥青路面所使用的混合料级配加以关注和控制，以就近原则和降低造价原则为主，选择适合当地的混合沥青料级配的要求，进而提升整体公路的使用性能和延长公路使用寿命，为人民出行安全作出技术保障。
1、沥青混合料相关简介
目前我们所熟知的沥青混合料，是在沥青颗粒和矿料的结合下形成的矿料总称，根据其具体混合料的结构特点，可以将其分为两种形式，连续级配、间断级配混料;根据矿料的级配组成和空隙率可以将其分为密级配、半开级配和开级配混合料三种;根据其最大粒径大小可以分为三种形式，分别为最大粒径大于37.5mm的特粗式矿料、最大粒径在26.5mm-31.5mm之间的粗粒式矿料、最大粒径为16mm-19mm之间的中粒式矿料和最大粒径为9.5mm-13.2mm之间的细粒式矿料以及最大粒径小于9.5mm的砂粒式混合料;根据制造工艺可以分为热拌、冷拌和再生沥青混合料三种[1]。
根据具体混合料性能和路面施工的要求，其中沥青的性能应当包含以下几个方面。
（1）稠度相对较高：其表面特征的粘结性大小就是在一定温度下的额稠度。
（2）塑性相对较高：塑性以“延度”表示，即在一定外力和温度作用下发生变形但是不会开裂的性能。
（3）有着较强的温度稳定性：在该方面主要是指在温度作用下，冬天不脆裂，夏天不会变软。
（4）大气稳定性较高：沥青本身的抗光、抗老化和抗热能力相对较强。
（5）有着良好的水稳性：在水损害作用下，沥青本身抗性较强[2]。
2、沥青混合料级配确定
2.1目标配比确定
在相关规范中对于沥青混合料级配范围要求比较广泛，其所根据的是原材料种类、外界气候特点、需要施工的公路等级、公路交通量和工程建设的实际性质等多种因素，以这些因素为基础，确定适合工程项目建设的级配范围。同时在整体工程建设之前，需要了解的内容是，多种规格的矿料可组合成一种混合料，因此需要先做的工程就是混合料的筛分作业，确定各个规格矿料本身的级配情况，然后再确定每一个规格的矿料比例，最终完成所需级配的设计范围混合曲线[3]。
一般的矿料级配比确定方法包含两种形式。第一种为试算法，该方法计算速度较快，但是可以供给其计算的矿料量却有着限制，最多适合3到4中矿料合成计算;第二种为图解法，该方法所合成的矿料级配曲线所需种类不限，但是总体的操作内容和流程比较复杂，但是随着计算机技术和各种程序的深入应用，在人们的对于技术的创新背景下，促进快速迭代的计算方法逐渐受到关注。而在各个矿料用量确定后，需要将沥青的实际用量加以确定，确定后进行试拌作业，在试件进行制作之后，进行低温弯曲等试验实施试件质量的检验，在检验其整体性能符合要求后方可进入到下一阶段。
2.2生产配比确定
（1）配比转化。在配比转化中，主要是利用目标设计的配比数值在一定关系曲线下转化为皮带转速的过程。在该关系曲线进行绘制之后确定整个方程，由皮带的转速特点和方程关系式来将每一个转速下的质量加以计算[4]。同时也可以将“盘”作为拌合料的单位以此来确定，将每一种规格的矿料转速比进行计算，进而将二者之间的比值加以转化。
（2）确定拌料仓筛孔大小。在矿料进行加热之后，其在每个板料仓的配比情况会由筛孔大小来决定，但是如果这个筛孔的大小设计不满足要求和规范，会造成部分料仓存量不足的情况发生。另外如果料仓内部的存量过多，会在一定程度上造成溢料等问题，对混合料的产量有着较大的影响[5]。另外需要结合进料仓的所坚持的原则来设计筛孔大小值，参照目标的配合比通过率曲线确定曲线上通过率为20%、40%、60%、80%所对应的筛孔尺寸，如表1所示。
（3）确定热料仓掺配比值。在冷矿料的频带比值确定、筛分进入热料仓之后需要进行详细的筛分试验，并且可以结合各种方法来将各个级配范围的比例进行计算，如试算和图解法等，该比例就是矿料级配的生产配比[6]。
3、沥青混合料级配影响因素及控制措施
我国甘肃省G316线長乐至同仁公路两当县杨店至徽高速公路建设项目，主线全长53.4km，其中改造利用十天高速徽县一级连接线7km，共设置特大、大桥11983m/22座，中桥264m/4座和涵洞65道;隧道19110m/9座;枢纽立交1处，出入口立交4处，分离式立交1处，小桥通道7座，涵洞通道17座，互动立交连接线为6.389km。基于本工程分析，建设其桥梁和公路的相关工程资料研究，对于其本身使用的沥青混合料级配影响因素和控制措施可以根据以下4点来完善：
3.1材料自身质量影响
目前工程建设所使用的矿质材料质量稳定性对于其整体级配有着十分重要的作用，各个规格材料的级配如果发生波动或者变化，必定会影响混合料的级配配比。另外在一些工程施工建设中，基于人民与国家对于环保的要求和所规定的环保标准，大部分生产石料的厂家都被迫关闭，同时在经济压力下会造成厂家随意更改原料配比，甚至使用不合格的材料进行配比的问题时常发生。所以相关管理人员需要切实做好材料进场前的准入制度，对材料的抽样检测频率加以提升，保障原材料进入施工现场之前能够被控制。另外还需结合相关规定，随时检测矿质材料颗粒组成指标，如果在检测过程中发现一些指标异常的情况，需要极大材料的抽样检测频率。
3.2材料堆放方式的影响
一般材料会在斜坡上进行堆积和临时存放，这样在长时间作用下，一些较大粒径的集料会在斜坡作用下向下花落，在坡脚处就会大量堆积。并且在具体的施工作业中，很多施工机械在铲料期间都会先从底部进行，这样在后续拌和中，会因为粗细不均匀的问题造成混合料的质量不佳。针对于这些问题的发生，最好的解决办法就是，在铲料期间，需要铲料车连续不断的铲料，并且车辆与车辆之间不能分开，这样会在每一车卸料后产生各自独立的料堆，在料堆面积达到一定程度后，利用机械设备对其进行整平处理。并且在此期间需要结合逐层卸料的原则，避免原料离析的问题发生，保障后续配比的科学性。
3.3拌和设备影响
一般在混合料拌期间，所使用的热料仓都会装有一些称重装置，也正是因为这些称重设备，一旦这些装置标准不统一或者安装的位置不准确，会对整体混合料的级配精度和合理性造成不了影响。所以需要在整体设备安装前做好位置的标定，通常都是在空仓时观察其是否稳定和归零，在满仓时期再确定一遍质量，同时加砝码，这样才可检验其质量是否存在不合理的情况。同时在筛网的安装过程中，顺序为大--小，筛面的倾向角度要科学合理，因为倾斜角如果过小，对于矿料生产速度的提升有着较大的不良影响，而相反如果角度过大，也会造成矿料筛分的不够充分，这样就会导致一些应当进入下一级的颗粒没有被筛选下，这样容易进入到一些规格较大的热料仓中，最终使整个混合料的规格发生混料问题，并且也会导致混料仓级配整体偏细。需要明确的是，筛网是一种极易被损坏的物件，所以在使用期间需要定期检查和观察，如果发现破损需及时更换，并且还需经常清理，保障整个网面清洁程度，没有较大面积的堵塞。
同时在上冷矿料期间需要合理控制上料量，保障其在一个合理的范围内，既要保障拌合机的产量，还需兼顾其整体的筛分能力，避免某一处的筛网有大量的矿料堆积产生混仓的问题。由于拌和设备其结构相对较为复杂，很多因素都会影响级配的稳定性[7]。因此需要定期对各个热料仓中的矿料进行取样和筛分，当遇到一些级配波动较大的矿料配比时需要找到其产生的原因，加以改进，保障其配比的合理程度。
3.4材料取样的误差影响
无论是矿质材料还是混合料，其都属于非匀质体，运输对方期间会发生离析问题，因此如何取到具有代表性的样本是目前其工程建设需要注意的问题。对于矿质材料而言，一般都是在料堆上取样，分为不同的高度，在料堆的上中下取数量大致相同的样品，并且需要将一些没有代性的样品去除，再在每个部分抽取该部分下面的矿料。并且在混合料的取样中，现阶段最为常见的有摊铺现场和拌合厂卸料口以及运料车等取样形式结合实际的取样情况分析，前两者的取样难度相对较大，并且需要选择一个适当的区域进行取样，这样的样品有着较强的代表性。
在室内抽样方法主要是应用四分法进行，但是由于一些沥青胶结材料的加入，会增加四分法的取样难度，造成分配不均匀的情况，而解决办法包含两点。第一，保障混合料的实际温度，进而将混合料的流动性全面加强;第二，结合实际情况制作一种专业下料的漏斗，在漏斗作用下完成混合料的下降，当呈现锥形后进行平分，分为四份完成抽样取样的目标。
结语：
綜上所述，沥青混合料的级配对于整个公路工程路用性能有着十分重要的影响，其与公路路面施工的造价、使用性能和寿命有着密切的关系。随着我国对于公路建设质量要求的提升，沥青混合料级配指标必定会受到重视，因此需要想换人员做好级配的确定和控制相关影响因素，进而生产出科学、性能稳定和经济性较强的沥青混合料，提升公路工程建设的质量。
参考文献：
[1]袁高昂，李德文，潘军利，郝培文.大粒径透水沥青混合料抗反射裂缝影响因素及仿真研究[J].北京工业大学学报，2020，46（09）：1039-1047.
[2]牛冬瑜，谢希望，牛艳辉，盛燕萍，孟建党，杜亚志.粗集料接触参数对沥青混合料损伤演化的影响[J].中国公路学报，2020，33（10）：201-209.
[3]吕建华，赵正良，陈文，何若夫，黄能，张鹏.沥青混合料级配范围优化方法及应用[J].中外公路，2020，40（04）：213-217.
[4]王中合.沥青路面车辙病害调查分析与预防措施[J].交通世界，2020（20）：86-87.
[5]林海榕.透水沥青混合料动态设计参数试验研究[J].上海公路，2020（02）：91-93+106+129.
[6]徐慧宁，石浩，谭忆秋.沥青混合料三维空隙形态特征评价方法及分析[J].中国公路学报，2020，33（10）：210-220.
[7]刘晓波.沥青混合料的配合比设计方法应用[J].山西建筑，2020，46（10）：108-109.
作者简介：续勤（1986-），男，甘肃兰州人，汉族，工程师，本科学历，道路桥梁与渡河工程专业，主要从事工程监理，公路工程试验检测，工程施工管理。
