沥青混合料最佳油石比确定方法的实践应用

５ 结束语
从表 ５ 数据可以看出， 各法计算的油石比都不同， 在实际 应用中应综合考虑各种方法的数据， 有条件的应采用旋转压实 等先进的试验方法确定的油石比进行比较， 通过试拌试铺检 验， 比较确定的最佳油石比用于工程， 达到延长路面使用寿命 及改善路面使用性能的目的。
项目
马歇尔法 沥青膜厚度法 经验数据法
４ 实践应用
在标准试验完成后， 项目部召开了施工前技术交底会， 同 时邀请技术指导单位的有关专家参加， 认为沥青膜厚度计算值 与其他两种方法差异太大； 另外， 该种方法一般用于预估最佳 沥青用量或检验最佳油石比， 最后确定采用马歇尔试验方法和 经验数据法确定的油石比平均值 ４．３４％ 作为最佳油石比进行试 铺。试验段施工后对现场进行取芯检 测 ， 渗 水 系 数 ０￣２３ｍ ｌ／ｍ ｉｎ （ 规范规定小于 ３００ ｍ ｌ／ｍ ｉｎ） ， 空 隙 率 结 果 见 表 ６。 目 测 取 出 芯 样 侧 面 存 在 泌 油 现 象 ， 碎 石 边 界 模 糊 ， 施 工 表 面“ 油 饼 ”多 ， 试 验段总结会一致认为油石比偏大， 认为第一次试验段不成功， 应重新试铺。
Ｐａ ＝ Ｐｂ／（１００－ Ｐｂ）＝３．８６７
注： （１）式中有关代号《公路沥青路面施工技术规范》已明确；
（２）式中 ＰＳ 可根据油石比近似取值， 如 Ａ Ｃ ２０ 型沥青混合料可取 值 ０．９６。
芜湖某高速公路 ＡＣ２０ 级配比表面积计算
表２
孔（ ｍ ｍ ）
２６．５ １９ １６ １３．２ ９．５ ４．７５ ２．３６ １．１８ ０．６
２ 依据沥青膜厚度估算法
本法用于预估最佳沥青用量或检验最佳油石比。芜湖某高速 Ａ Ｃ ２０ 型为连续级配沥青混合料， 有关资料表明连续级配沥青混合 料最小沥青膜厚度为 ６ μｍ ， 而沥青膜厚度不易测得， 可以通过矿料 的比表面积进行估算， 如表 ２。《公路沥青路面施工技术规范》 （ ＪＴＧ Ｆ４０－２００４） 介绍了矿料的比表面积及油石比估算公式。
收稿日期： ２００７－ ０３－ ２９ 作 者 简 介 ： 邵 志 兵（ １９７１－ ） ， 男 ， 安 徽 桐 城 人 ， 毕 业 于 安 徽 建 筑 工 业 学 院， 学士， 工程师， 交通部监理工程师。
再 根 据《 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 》中 有 关 公 式 ， 计 算
６４．５ ６４．１
６３．６
６３．４
混合料
油石比
２５： ２９： １３： ６： ２４： ３
４．０
比例
（ ％）
混合料质量 （ ｇ）
１２１５
②在成型温度、油石比 、混 合 料 质 量 不 变 的 情 况 下 ， 改 变 混 合料级配， 从而改变矿料的结构。表 ２ 是调整矿料比例试件高 度 变 化 表 ， 通 过 多 次 试 验 发 现 在 减 少 ２．３６￣４．７５ｍ ｍ 碎 石 含 量 ， 适当增加 ０￣２．３６ｍ ｍ 机制砂含量时， 试件密度在增加， 试件高度 在下降。因此， 可以通过调整 ２．３６￣４．７５ｍ ｍ 、０￣２．３６ｍ ｍ 含量改变 试件高度和密度。
０．３ ０．１５ ０．０７５ 集料比表
通 过 率（％ ） １００ ９６．４ ８０．２ ６８．５ ５８．４ ４３．５ ３２．６ ２３．４ １８．６ １５．２ ７．７
６．０
面积和
表 面 积 系 数 ０．００４１
（ｍ ２／ｋｇ） ０．００４１ ０．００８２ ０．０１６４ ０．０２８７ ０．０６１４ ０．１２２９ ０．３２７７
３．５
２．３８１
９．５
６．９
２５．８
５４．６
４
２．４０６
１０．１
５．３
３０．４
６４．４
４．５
２．４３６
１０．２
３．４
２７．１
７６．４
５
２．４５４
１０．８
２．０
３５．２
８５．８
分别绘制以油石比为横坐标、其他参数为纵坐标的坐标 系， 描绘关系曲线， 发现密度没有出现最大值， 于是采用空隙率 中值 ４％ 对应的油石比作为初始值 Ｏ Ａ Ｃ １＝４．３３％ ， 所有指标均满 足 技 术 标 准 的 油 石 比 范 围 ４．２４％ ￣４．６２％ 的 均 值 Ｏ Ａ Ｃ ２＝４．４３％ ， 计算最佳油石比 Ｏ Ａ Ｃ ＝（ Ｏ Ａ Ｃ １ ＋Ｏ Ａ Ｃ ２） ／２＝４．３８０％ 。
根 据《 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 》附 录 有 关 规 定 ， 芜 湖
１８２
安徽建筑
２００７年第５期
芜湖某高速公路材料的表观密度与毛体积密度 １＃ 料 ２＃ 料 ３＃ 料 ４＃ 料 矿粉 沥青
表３
矿料有 效密度
表观密度 （ｇ／ｃｍ ３）
２．７０３ ２．６９８ ２．６９３ ２．６９０ ２．７００ １．０２７
芜湖某高速公路中面层采用 Ａ Ｃ －２０ 沥青混凝土， 成型马歇 尔试验试件 ５ 组各 ６ 个， 试验结果见表 １。
油石比 （％ ）
芜湖某高速公路马歇尔试验参数
密度 （ｇ／ｃｍ ３）
稳定度 （ｋＮ ）
空隙率 （％ ）
流值 （０．１ｍ ｍ ）
表１
饱和度 （％ ）
３
２．３６５
１０．０
８．２
２４．４
４６．７
０前言
沥青混凝土以其舒适的行车性能被公路工程广泛采用， 在 沥青混凝土路面施工中沥青混合料的配合比设计尤为重要， 而 在沥青混合料配合比设计中最佳油石比的确定又是一项非常 重要的任务。本文结合芜湖某高速公路 Ａ Ｃ －２０ 型沥青混合料配 合 比 设 计 ， 分 别 应 用 马 歇 尔 试 验 方 法 、沥 青 膜 厚 度 与 比 表 面 积 计 算 法 、已 建 工 程 经 验 数 据 法 确 定 沥 青 混 合 料 的 最 佳 油 石 比 。
项目
最大值
最小值
平均值
备注
空隙率（ ％ ）
６．５
３．８
４．８
共检测 １１ 点
滁州某高速公路 ＡＣ２０ 型沥青混合料有关数据
表４
１＃ 料
２＃ 料
３＃ 料
４＃ 料
矿粉
矿料有 施工的 沥青
效密度 油石比
表观密度 ２．７１２ ２．７０８ ２．６９０ ２．６９０ ２．７１０ １．０２５ ２．７００
（ｇ／ｃｍ ３）
交通量大， 应适当减少油石比以增加抗车辙能力。因此， 采用油
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（ 上接第 １８０ 页）
响混合料的其他因素进行调整， 调整的因素及方法如下。 ①在混合料级配、油石比、混合料质量不变的情况下， 改变
混合料击实温度， 改 变 沥 青 混 合 料 的 和 易 性 。 表 １ 是 Ａ Ｃ ２５ 型 沥青混合料通过调整击实温度试件高度变化对照表， 资料显示 一般情况下随着温度的提高， 混合料更易于击实。因此， 在试件 高度高于 ６３．５ｍ ｍ 时， 可提高试件的成型温度， 但不宜超过粘温 曲线确定混合料的最高击实温度， 同时提高温度也加速了沥青 老化， 影响了路面的使用寿命， 还增加了施工难度。
２００７ Ｎｏ．５
检测·试验与测量
１８１
沥青混合料最佳油石比确定方法的实践应用
邵志兵
（ 安徽省港航勘测设计院， 安徽 合肥 ２３００１１）
摘 要： 文章结合芜湖市某高速公路 ＡＣ－ ２０ 型沥青混合料配合比设计， 分别阐述了马歇尔试验方法、沥 青 膜 厚 度 计 算 法 、已 建 工 程 经 验 数 据
参考文献
Ｐａ（％ ）
４．３８０
３．８６７
４．３０５
［ １］ ＪＴＧ Ｆ４０－２００４， 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范［Ｓ］．北 京 ： 人 民 交 通 出版社， ２００４．
属 于 １－４－１ 夏 炎 热 冬 温 潮 湿 区 ， 并 且 芜 湖 货 运 码 头 较 多 ， 重 载 ［ ２］ 张登良．沥青路面工程手册［Ｍ ］．北京： 人民交通出版社， ２００２．
１ 马歇尔试验方法确定最佳油石比
马歇尔试验是现行规范规定的确定沥青混合料最佳油石
比 的 方 法 ， 对 击 实 法 成 型 的 试 件 的 密 度 、稳 定 度 、空 隙 率 、饱 和 度、流值数据进行分析， 确定最佳油石比。如果工程中设计者提 出设计空隙率值， 配合比设计中有时也采用设计空隙率对应的 油石比作为最佳油石比的初始值。
矿粉
试件高度 （ ｍｍ）
１
２０
２
２３
３
２４
４
２４
５
２５
击 实 温 度（℃） １４８
２４
１３
２５
１３
２７
１３
２８
１３
２９
１３
油石比（ ％ ）
４．０
２２
１８
３
１６
２０
３
１２
２１
３
１０
２２
３
６
２４
３
混 合 料 质 量（ ｇ）
６６．４ ６５．４ ６５．１ ６４．３ ６３．６ １２１５
击实高
６５．１ 度（ ｍ ｍ ）
效密度表观密度gcm2703269826932690270010272696毛体积密度gcm26602653265026232645芜湖某高速公路材料的表观密度与毛体积密度滁州某高速公路ac20型沥青混合料有关数据效密度施工的油石比表观密度gcm271227082690269027101025270043毛体积密度gcm26822671264825992648项目最大值最小值平均值备注空隙率653848共检测11点芜湖某高速ac20型沥青混凝土试验段第2次检测数据项目最大值最小值平均值备注空隙率452433共检测芜湖某高速ac20型沥青混凝土试验段第1次检测数据项目马歇尔法沥青膜厚度法经验数据法pa438038674305各法确定的最佳油石比对照属于141夏炎热冬温潮湿区并且芜湖货运码头较多重载交通量大应适当减少油石比以增加抗车辙能力
调整击实温度试件高度变化表（ ＡＣ２５ 型沥青混合料） 表 １
击实温度
１３５ （℃）
１４０ １４５
１４８
１５５
调整矿料比例试件高度变化表（ ＡＣ２５ 型沥青混合料） 表 ２
材料
１ห้องสมุดไป่ตู้ｍ ｍ
名 称 ￣３１．５ｍ ｍ
１６ｍ ｍ ￣１９ｍ ｍ
４．７５ｍ ｍ ￣１６ｍ ｍ
２．３６ｍ ｍ ￣４．７５ｍ ｍ
０ ￣２．３６ｍ ｍ
Ｓｈａｏ Ｚｈｉｂｉｎｇ （Ａ ｎｈｕｉＳｕｒｖｅｙ ＆ Ｄ ｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｆｏｒＣ ｈａｎｎｅｌ＆ Ｈ ａｒｂｏｒ，Ｈ ｅｆｅｉ ２３００１１，Ｃ ｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒ ａｃｔ：Ｃ ｏｍ ｂｉｎｉｎｇ ｗ ｉｔｈ ｔｈｅ ｍ ｉｘ ｒａｔｉｏ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆＡ Ｃ －２０ ｉｎ ａ Ｗ ｕｈｕ ｈｉｇｈｗ ａｙ，Ｔｈｅ ｄｅｔｅｒｍ ｉｎａｔｉｏｎ ｓｔｅｐｓ ｏｆｔｈｅ ｏｐｔｉｍ ｕｍ ａｓｐｈａｌｔ－ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｒａｔｉｏ ｂｙ ｔｈｅ Ｍ ａｒｓｈａｌｌ Ｔｅｓｔｍ ｅｔｈｏｄ，ａｓｐｈａｌｔｆｉｌｍ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｃｏｍ ｐｕｔａｔｉｏｎ ｍ ｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｍ ｐｉｒｉｃａｌｄａｔａ ｍ ｅｔｈｏｄ ｏｆｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｐｒｏｊｅｃｔａｒｅ ｅｌａｂｏｒａｔｅｄ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ｉｎ ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ：ａｓｐｈａｌｔｍ ｉｘｔｕｒｅ ；ｍ ｉｘ ｒａｔｉｏ ；ｔｈｅ ｏｐｔｉｍ ｕｍ ａｓｐｈａｌｔ－ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｒａｔｉｏ
法确定最佳油石比的步骤。
关键词： 沥青混合料； 配合比； 最佳油石比
中图分类号： Ｕ４１４
文献标识码： Ｂ
文章编号： １００７－ ７３５９（２００７）０５－ ０１８１－ ０２
Ｔｈｅ Ｄｅｔｅｒ ｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ Ａｓｐｈａｌｔ－ Ｃｏｎｃｒ ｅｔｅ Ｒａｔｉｏ ｆｏｒ Ａｓｐｈａｌｔ Ｍｉｘｔｕｒ ｅ
比 表 面 积 ０．４１ ０
０
０
０ ０．１８ ０．２７ ０．３８ ０．５３ ０．９３ ０．９４ １．９６
５．６１
３ 已建工程经验数据法
有资料表明， 同类型的沥青混合料的矿料毛体积密度与油 石 比 的 乘 积 是 个 常 数 。《 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 》（ ＪＴＧ Ｆ４０－２００４） 介绍了根据已建类似工程沥青混合料的标准油石比 和已建类似工程集料的合成毛体积相对密度及拟建工程集料
有效沥青含量 Ｐｂ 或油石比 Ｐａ
Ｐｂａ＝（ｒｓｅ－ｒｂ）／（ｒｓｅ ×ｒｓｂ）×ｒｂ×１００
（１）
＝（２．６９６－１．０３７）／（２．６９６×２．６４５）×１．０３７×１００＝２４．１３
Ｐｂｅ＝Ｄ Ａ ×ｒｂ×ＳＡ ／１０＝６×１．０３７×５．６１／１０＝３．４９１
（２）
Ｐｂ＝ Ｐｂａ×ＰＳ／１００＋ Ｐｂｅ＝Ｐｂａ×０．９６／１００＋ Ｐｂｅ＝３．７２３
４．３％
毛体积密 ２．６８２ ２．６７１ ２．６４８ ２．５９９ ／
度（ｇ／ｃｍ ３）
／ ２．６４８
各法确定的最佳油石比对照
表５
石比 ４．１５％ （ 减少 ０．１９％ 油石比） 重新进行第二次试验段施工， 试 铺 检 验 结 果 渗 水 系 数 ２３ｍ ｌ／ｍ ｉｎ￣６５ｍ ｌ／ｍ ｉｎ， 空 隙 率 结 果 见 表 ７。目测取出芯样侧面无泌油现象， 碎石边界清晰， 施工表面“油 饼”明显减少， 最后确定采用 ４．１５％ 进行规模化施工。
２．６９６
毛体积密度
２．６６０ ２．６５３ ２．６５０ ２．６２３
／
（ｇ／ｃｍ ３）
／ ２．６４５
芜湖某高速 ＡＣ２０ 型沥青混凝土试验段（第 １ 次）检测数据 表 ６
项目
最大值
最小值
平均值
备注
空隙率（ ％ ）
４．５
２．４
３．３
共检测 ９ 点
芜湖某高速 ＡＣ２０ 型沥青混凝土试验段（ 第 ２ 次） 检测数据 表 ７
的合成毛体积相对密度求得， 如表 ３， 表 ４ 所示。 由《 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 》中 有 关 公 式 ， 根 据 滁 州
某高速公路 Ａ Ｃ ２０ 型沥青混合料有关数据（表 ４）， 计算芜湖 高 速 公路有中面层 Ａ Ｃ ２０ 型沥青混合料的油石比 Ｐａ。
Ｐａ＝ Ｐａ１ ×ｒｓｂ１／ｒｓｂ＝２．６４８×４．３／２．６４５＝４．３０５ 注： 上式中有关代号《公路沥青路面施工技术规范》已明确。