四、AC(GAC)-13型沥青混凝土目标配合比推荐方案
1、方案比选
根据《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）的规定与国道主干线广州绕城公路东段（珠江黄埔大桥）两阶段施工图设计及修编中对AC-13型沥青混合料性能指标的技术要求，结合省内采用GAC-13型沥青混合料的经验，分别对以上三个设计方案的沥青混合料进行了高温稳定性检验（车辙试验）、水稳定性检验（浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验）、渗水系数检验及抗滑性能试验等，各项试验结果见表37所列。
根据表37中所列试验结果，我部对各方案进行比选，以推荐出本项目上面层沥青混合料目标配合比最优方案。
1）方案Ⅰ与方案Ⅱ的比较
方案Ⅰ与方案Ⅱ均为AC-13型沥青混合料，由表6和表16可知，方案Ⅰ与方案Ⅱ级配的关键控制筛孔4.75mm通过率分别为46％和43.1％，2.36mm筛孔通过率分别为32.9％和31.3％，9.5mm筛孔通过率均为81.6％，方案Ⅱ较方案Ⅰ适当增加了中间档粗集料（5～10mm碎石），级配更接近“S”型曲线。根据方案Ⅰ和方案Ⅱ目标配合比设计结果，就以下几个方面对此两个方案进行比较。
①空隙率：结合省内已有经验，以4.5～5％作为本项目上面层沥青混合料目标空隙率。方案Ⅰ和方案Ⅱ的空隙率分别为4.6％和4.64％，空隙率均满足设计要求；
②间隙率：根据规范要求，上面层AC-13的实测矿料间隙率不小于10％+空隙率（设计间隙率），同时根据经验，一般情况下实测间隙率宜不大于设计间隙率+0.5％，即各方案实测间隙率应满足以下范围：
14.6％≤方案Ⅰ实测间隙率≤15.1％ 14.64％≤方案Ⅱ实测间隙率≤15.14％
由表37可知，方案Ⅰ与方案Ⅱ的实测间隙率分别为15.30％和15.10％，方案Ⅱ的实测间隙率可满足以上要求，方案Ⅰ实测间隙率偏大；
③沥青饱和度：根据“广东省交通厅粤交基函[2003]299号文《关于加强我省高速公路一级公路沥青路面质量管理的通知》”，混合料沥青饱和度宜控制在规范的中值与下限之间，即宜控制在65～70％之间。方案Ⅰ和方案Ⅱ的沥青饱和度分别为69.9％和69.2％，方案Ⅰ的沥青饱和度较方案Ⅱ略偏大。
④高温稳定性：根据设计思路，粗集料之间形成骨架嵌挤结构有利于提高抗高温车辙
能力，而根据表37中车辙试验结果，方案Ⅰ与方案Ⅱ60℃的动稳定度分别为10190次/mm和11043次/mm，均能满足现行规范和本项目相关技术文件要求，而方案Ⅱ的动稳定度较方案Ⅰ提高了8.37％，由此可知方案Ⅱ的抗高温车辙能力更好。
同时根据表37中车辙板压实度试验结果，方案Ⅱ的压实度较小，为95.9％，而动稳定度却较方案Ⅰ大，若两方案达到同等压实度条件下，方案Ⅱ的动稳定度将进一步增大，抗高温性能更佳，这一点也再次说明了骨架嵌挤结构有利于提高抗高温车辙能力。
⑤抗滑性能：由设计思路可知，集料级配形成路面的宏观构造深度越大，高速行车路面的抗滑能力越强。
由表37中抗滑试验结果可知，方案Ⅰ与方案Ⅱ的构造深度分别为1.02 cm和1.04 cm，抗滑值分别为56.7BPN和58.6BPN。根据各方案矿料级配组成，两个方案中方案Ⅱ的4.75mm筛孔通过率较小，为43.1％，级配中粗集料含量较多，集料级配形成的宏观构造深度较大。抗滑试验结果表明，方案Ⅱ的抗滑性能较好，因此通过提高粗集料含量，有效改善表面层的宏观构造深度的同时也提高了路面的抗滑性能。
⑥其他性能：其他如残留稳定度、冻融劈裂比和渗水系数等性能，由表37中试验结果可知，两方案均能满足现行规范和本项目相关文件要求。
根据以上几点比较认为，两个方案各项性能指标均能满足现行规范和本项目相关文件要求，而方案Ⅱ较方案Ⅰ的多项性能指标更优。
2）方案Ⅱ与方案Ⅲ的比较
根据设计思路，考虑通过提高4.75mm以上碎石含量，使粗集料之间形成骨架嵌挤结构，以提高抗高温车辙的能力；同时，增大细集料的含量，使细集料充分填充粗集料间隙，形成密水结构。在此思路指导下，结合省内目前的使用经验，提出了GAC-13型沥青混凝土设计方案Ⅲ。这种类型的级配针对南方湿热地区、行驶重载交通的高速公路和一级公路，适当减少靠近最大粒径的粗集料比例，增加中间档次的粗集料，同时适当增加细集料比例，控制矿粉含量，形成“S”型级配曲线，这种“S”型级配的沥青混合料属于嵌挤密实型级配，具有适宜的空隙率，渗水性较小，有良好的高温稳定性，表面还具有较大的构造深度，这种级配经过在省内多条高速公路工程中的使用，证明具有较好的使用性能。但必须注意的是，该类型混合料施工时需要加强施工温度控制，提高路面的压实度和密水性，才能取得良好的使用效果。本次上面层目标配合比设计中，我部提出了GAC-13型沥青混凝土设计方案Ⅲ，并与方案Ⅱ（AC-13）进行比较，以提出适用于本项目沥青上面层的最佳方案。
①空隙率：方案Ⅱ与方案Ⅲ空隙率分别为4.64％与5.08％，方案Ⅱ与方案Ⅲ空隙率均能满足4～6％的设计要求，但方案Ⅱ的空隙率偏小。
②间隙率：两方案实测间隙率应满足以下范围： 14.64％≤方案Ⅱ实测间隙率≤15.14％ 15.08％≤方案Ⅲ实测间隙率≤15.58％
由表37可知，方案Ⅱ与方案Ⅲ的实测间隙率分别为15.10％和15.80％，方案Ⅱ的实测间隙率可满足以上要求，方案Ⅲ实测间隙率偏大；
③沥青饱和度：方案Ⅱ与方案Ⅲ的沥青饱和度分别为69.2％和67.9％，根据“广东省交通厅粤交基函[2003]299号文”，方案Ⅱ与方案Ⅲ的沥青饱和度均满足要求，但方案Ⅱ的沥青饱和度偏大；
④高温稳定性：根据设计思路，粗集料之间形成骨架嵌挤结构有利于提高抗高温车辙能力，而根据表37中各方案车辙试验结果，方案Ⅱ与方案Ⅲ60℃的动稳定度分别为11043次/mm和15944次/mm，均能满足现行规范和本项目相关技术文件要求，而方案Ⅲ的动稳定度较方案Ⅱ提高了44.38％，由此可知方案Ⅲ的抗高温车辙能力较好。
⑤抗滑性能：由设计思路可知，集料级配形成路面的宏观构造深度越大，高速行车路面的抗滑能力越强。
由表37中抗滑试验结果可知，方案Ⅱ与方案Ⅲ的构造深度分别为1.04 cm和1.45 cm，抗滑值分别为58.6BPN和58.8BPN。根据两方案矿料级配组成，两个方案中方案Ⅲ的4.75mm筛孔通过率较小，为34.2％，级配中粗集料含量较多，集料级配形成的宏观构造深度较大。抗滑试验结果表明，方案Ⅲ比方案Ⅱ的抗滑性能好，因此通过提高粗集料含量，有效改善表面层的宏观构造深度的同时也提高了路面的抗滑性能。
⑥其他性能：其他如残留稳定度、冻融劈裂比和渗水系数等性能，由表37中试验结果可知，各方案均能满足现行规范和本项目相关文件要求。
3）沥青膜有效厚度
根据国外资料介绍，通常情况下连续密级配沥青混合料的沥青膜有效厚度宜不小于6?m；国内有研究表明，沥青混合料中沥青膜厚度一般为6～15?m，而且其在沥青混合料中的分布是不均匀的，如在不同的粒径集料中，细集料的沥青膜较粗集料厚，粗糙集料表面的沥青膜较光滑表面厚。
按规范所列公式对本项目四个设计方案的沥青膜厚度进行计算，检验其是否满足不小
于6?m的要求，计算公式如下：
集料的比表面积：
SA???Pi?FAi? （1）
沥青膜有效厚度：
DA?Pbe?10 （2）
?b?SA沥青混合料中被集料吸收的沥青结合料比例：
Pba??se??b??b?100 （3）
?se??sb沥青混合料中的有效沥青用量：
Pbe?Pb?Pba?Ps （4） 100式中：?se——矿料的有效相对密度，无量纲； ?sb——沥青的相对密度，无量纲； Pb——沥青含量，％；
Ps——各种矿料占沥青混合料总质量的百分率之和，即Ps?100?Pb，％。 计算结果见表38、39所列。
各方案集料的比表面积 表38
筛孔尺方寸(mm) 19 16 13.2 — 9.5 — 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075 集料比表面积总和0.0041 — 0.0041 0.0082 0.0164 0.0287 0.0614 0.1229 0.3277 SA(m/kg) 2案 表面积 系数FAi 方案Ⅰ 通过率(%) 比表 面积 通过率(%) 比表 面积 通过率(%) 比表 面积 100 99.9 97.6 81.6 46 32.9 24.1 16.6 12.9 9.5 6.0 5.67 0.41 — — — 0.19 0.27 0.40 0.48 0.79 1.17 1.97 方案Ⅱ 100 99.9 97.6 81.6 43.1 31.3 23.1 16.2 12.8 9.6 6.2 5.68 0.41 — — — 0.18 0.26 0.38 0.46 0.79 1.18 2.03 方案Ⅲ 100 99.9 96.9 77.1 34.2 28.4 21.8 15.7 12.4 9.4 6.2 5.54 0.41 — — — 0.14 0.23 0.36 0.45 0.76 1.16 2.03 各方案沥青膜有效厚度计算结果 表39
方案 矿料的有效相对密度 沥青的相对密度 材料的合成毛体积密度 沥青混合料中被集料吸收的沥青结合料比例 沥青含量 各种矿料占沥青混合料总质量的百分率之和 沥青混合料中的有效沥青用量 集料的比表面积 沥青膜有效厚度 ?se 方案Ⅰ 2.868 1.031 2.850 23.17 4.58 95.42 4.36 5.67 7.46 方案Ⅱ 2.868 1.031 2.849 23.18 4.49 95.51 4.27 5.68 7.28 方案Ⅲ 2.869 1.031 2.847 23.20 4.67 95.33 4.45 5.54 7.79 ?b ?sb Pba Pb Ps Pbe SA DA 由表39中各方案沥青膜有效厚度的计算结果，各方案的沥青膜有效厚度均大于6?m，说明各方案最佳沥青用量取值都比较适宜。
通过对以上三个方案的沥青混合料性能进行比较，综合考虑各方案级配和性能指标，方案Ⅲ作为本项目上面层施工的推荐方案，方案Ⅱ为备选方案。 2、推荐方案
根据说明中提到的本次上面层沥青混合料目标配合比设计思路，以满足高温稳定性、水稳定性和抗滑性能等为主要目的，结合各级配方案试验及比选结果，综合考虑各方案沥青混合料性能指标，最终推荐方案Ⅲ为上面层目标配合比设计方案。其矿料级配组成见表40所列。
AC(GAC)-13型沥青混凝土目标配合比级配组成 表40 集料规格 推荐方案Ⅲ 备选方案Ⅱ 10～15mm 25.0 20.0 5～10mm 41.0 36.5 3～5mm 4.0 13.0 0～3mm 25.0 25.5 矿粉 3.0 3.0 水泥 2.0 2.0 最佳油石比 4.9 4.7 配比(％)
上面层AC-13型沥青混合料目标配比设计报告2资料 - 图文
