前言

南外环高速公路位于美丽的英雄城南昌市南面，为南昌市绕城高速公路的一部分，始于塔城终于生米镇，全长35.802公里，设计时速为100km/h，设计车道为6车道。全线除收费站水泥砼路面外，其余路面和匝道均为沥青碎石混合料路面。主线结构层为：30cm厚级配碎石下底基层；20cm厚5%水泥稳定碎石上底基层；8cm厚ATB-25普通沥青混合料上基层；8cm厚AC-25沥青混合料下面层；6cm厚AC-20沥青混合料中面层；4cm厚SMA-13沥青混合料上面层。

本文详细介绍ATB-25普通沥青混合料目标配合比的设计过程。

1 配合比设计过程

目标配合比设计的主要目的与任务是根据沥青混合料类型，通过计算与试验确定各种矿料比例和沥青用量。

1.1 初选级配

依据规范（JTG F40-2004[1]）的设计要求，根据集料的筛分结果首先初选出粗、中、细三个级配（级配1、级配2、级配3），然后根据江西当地的工程实际应用情况选择油石比，分别制作马歇尔试件，并测试试件的体积指标，根据体积指标初选一组满足或者接近设计要求的级配作为设计级配。表1为初选级配的矿料配合比组成表，图1为初选粗、中、细三种级配曲线图。

表1 初选级配的矿料配合比组成表矿 料 级配1 级配2 级配3（19～31.5）mm 34.0 33.0 28.0（16～19）mm 24.0 20.0 18.0（9.5～16）mm 12.0 13.0 15.0(4.75～9.5）mm 6.0 7.0 9.0（0～4.75）mm 21.0 24.0 27.0矿粉 3.0 3.0 3.0

图1 ATB-25型三种级配曲线图

1.2 初选级配评价

参考江西省以往沥青路面ATB-25沥青稳定碎石混合料的工程应用情况，选择油石比3.6%作为三种试级配用油石比，制作马歇尔试件，测定空隙率、间隙率（VMA）、饱和度（VFA）、稳定度和流值等指标[2]，结果见表2。

表2 三种试级配马歇尔试验结果级配类型 油石比（%） 毛体积相对密度 实测最大理论相对密度 空隙率（%） VMA(%) VFA(%)级配1 3.6 2.408 2.563 6.0 13.7 56.2级配2 3.6 2.429 2.559 5.1 12.9 60.5级配3 3.6 2.458 2.558 3.9 11.8 66.9要求 / / / 3-6 * 55-70

根据表2马歇尔试验结果，级配2的各项指标最为接近设计要求，因此选定级配2为最佳矿料级配，按级配2设计的矿料比例配料，并采用五种油石比（分别为2.6%、3.1%、3.6%、4.1%、4.6%）进行马歇尔稳定试验，测定其空隙率、VMA、VFA、稳定度、流值[3]。

1.3 最佳油石比确定

根据设计级配马歇尔试验结果，根据试验结果分别绘制密度、空隙率、稳定度、流值、矿料间隙率、饱和度与油石比的关系曲线，从曲线中找出相应于最大毛体积密度、最大稳定度、目标空隙率（或中值）及沥青饱和度范围中值对应的四个油石比，求出四者的平均值作为最佳油石比初始值OAC1；如果对选择试验的油石比范围，密度或者稳定度没有出现峰值，可直接以目标空隙率所对应的油石比作为OAC1。然后，以各项指标均满足沥青混合料各项标准要求的油石比范围（OACmin,OACmax)的中值为OAC2。

如果最佳油石比的初始值OAC1在OACmax与OACmin之间，则认为设计结果是可行的，可取与的中值作为目标配合比的最佳油石比OAC，并结合当地的气候特点和实际情况得出最佳油石比。如果OAC1不在OACmax与OACmin之间，则需要重新进行配合比设计[4]。

根据关系图可知，本次配合比设计选择试验的油石比范围、毛体积相对密度没有出现峰值，故直接以目标空隙率（4.6%）所对应的油石比A3(3.88%）作为OAC1。由各项指标与油石比的关系图可知符合各项指标要求的油石比范围为3.28%～4.23%，其中值为3.76%，即为OAC2。OAC1与OAC2的平均值为3.82%，对炎热地区公路以及高速公路、一级公路的重载交通路段，山区公路的大坡度路段，预计有可能产生较大车辙时，宜在空隙率符合要求的范围内将计算的最佳沥青用量减小0.1%～0.5%作为设计沥青用量。根据江西省以往的沥青混合料设计经验取油石比3.7%为最佳油石比[5]。

2 沥青混合料的性能试验

2.1 水稳定性试验

为检验ATB-25沥青混合料的抗水损害能力，按照设计要求进行了浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验，其中浸水马歇尔稳定度试验结果见表3。

表3 浸水马歇尔稳定度试验结果级配类型 条件（48h） 非条件（45min-60min） 残留稳定度MS0(%) 要求（%）稳定度（KN） 流值（mm） 稳定度（KN） 流值（mm）20.10 6.08 19.09 6.82 6.40 20.11 6.51 18.91 6.72 19.34 5.77平均值 18.54 6.40 19.51 6.37 95.0 ≥80

2.2 高温稳定性检验