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摘要：多孔沥青混合料是半柔性路面材料的基础，其自身性能将对半柔性路面材料的路用性能和力学性能产生重大影响。由于空隙率高，结构强度脆弱，其材料设计方法一直是一个难点。为此，选择能够直接体现沥青胶结料粘结性质和抵抗温度应力能力的粘结力指标作为确定最佳油石比的新方法。应用实践表明：采用该方法设计的多孔沥青混合料各项指标均能满足标准要求，路用性能良好。
关键词：道路工程；多孔沥青混合料；最佳油石比；粘结力
1获取强度参数的试验原理
库伦定律表明，影响沥青混合料抗剪强度的外在因素是剪切面上的法向应力，而当法向应力一定时，抗剪强度则取决于沥青混合料的粘结力c和内摩擦角
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。因此c和
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是影响沥青混合料抗剪强度的内在因素，它反映了材料的抗剪强度变化的规律性，称为材料的强度指标。
根据库伦的内摩擦理论，沥青混合料的单轴拉伸和单轴压缩的极限强度与粘结力c、内摩擦角
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成单值关系，当沥青混合料处于单轴拉伸状态时，用摩尔圆表示的单轴拉伸极限状态如图1所示，当沥青混合料处于单轴压缩状态时，用摩尔圆表示的单轴压缩极限状态如图2所示。
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图1摩尔圆表示的单轴拉伸极限状态 图2摩尔圆表示的单轴压缩极限状态
根据图1中简单的几何关系可以推出：
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（1）
由图2中的几何关系可以推出：
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（2）
由公式（1）和公式（2）相乘可得
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，进而推导出以下公式：
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（3）
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（4）
通过上述分析可以看出，在试验中只要测出试件的抗压强度R和抗拉强度r的数值，根据公式（3）和公式（4）可以求出沥青混合料的强度参数c值和
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值。抗压强度R由沥青混合料的无侧限抗压强度试验得到，抗拉强度r由沥青混合料的间接拉伸试验即劈裂试验得到。
2 多孔沥青混合料最佳油石比确定方法
2.1 确定步骤
（1）以裹覆油石比为油石比下限，以谢伦堡沥青析漏试验曲线的拐点为油石比上限，确定出最佳油石比范围。然后，将此油石比范围划分为3~4个区间。
（2）按照各个区间界点的油石比成型试件测量其连通空隙率，然后在25℃试验温度条件下进行劈裂试验和无侧限抗压强度试验，计算粘结力C，以粘结力C的峰值所对应的油石比作为最佳油石比，此油石比所对应的连通空隙率必须满足最小连通空隙率的要求。
（3）在此油石比下，双面击实50次，成型马歇尔试件测量试件的马歇尔稳定度和流值，应满足表1的要求；如果不能满足要求，应当更换材料或重新进行配合比设计。
2.2 实例分析
本研究以遵化产石灰岩粗集料（10mm~15mm、5mm~10mm）和机制砂（0~5mm），蓟县产石灰岩矿粉为原材料，各项技术指标满足规范要求，设计空隙率取26%，按照体积法设计得到的各档料比例，最佳油石比的设计步骤如下：
（1）确定混合料油石比下限
在混合料拌和温度条件下，分别用沥青裹覆粗集料、细集料、矿粉，得到各自的裹覆油石比，然后根据混合料中矿料比例，总计得矿料的裹覆油石比，以此作为混合料油石比的下限。
表1 裹覆油石比
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矿料的裹覆油石比OAC下限
=45.0*0.9/100+44.9*1.4/100+8.3*3.0/100+1.8*26.4/100=1.7%
（2）确定混合料油石比上限
在1.7%、2.2%、2.7%、3.2%、3.7%油石比下成型试件，进行谢伦堡沥青析漏试验，试验结果如表2所示。
表2 析漏试验与飞散试验数据汇总
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如图3所示，以析漏曲线的拐点为界，确定出油石比范围上限为3.2%。
（3）确定最佳油石比
在最佳油石比范围（1.7%~3.2%）内，以0.5% 为间隔，划分为三个区间。在区间界点油石比下成型四组试件测量其连通空隙率，然后在25℃试验温度条件下进行劈裂试验和无侧限抗压强度试验，试验结果如图3所示。
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图3 油石比与各性能指标的关系曲线图
如图3所示，以粘结力C的峰值所对应的油石比2.7%作为最佳油石比，此油石比所对应的连通空隙率满足最小连通空隙率>18%的要求。
（4）性能验证
在最佳油石比（油石比2.7%）条件下，成型试件进行马歇尔试验，试验结果如表3所示。
表3多孔沥青混合料马歇尔试验结果（油石比2.7%）
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由表4可见，此种方法设计的多孔沥青混合料各项指标均能满足标准要求，路用性能良好。
3结论
多孔沥青混合料是半柔性路面材料的基础，属于骨架-空隙结构，要求其能够提供一定数量的大孔隙来灌注水泥胶浆，同时又能起到骨架支撑作用。由于其空隙率高达20%~28%，结构强度脆弱。为此，从多孔沥青混合料剪切破坏的机理出发，选择能够直接体现沥青胶结料粘结性质和抵抗温度应力能力的粘结力指标作为确定油石比的依据，结合沥青裹覆试验和析漏试验，得到了一种确定最佳油石比的新方法，并附以实例。
参考文献：
[1]吕伟民.沥青混合料设计原理与方法[M].同济大学出版社，2001
[2]程磊.半柔性路面用混合料性能及其设计方法研究[D].长安大学硕士论文，2002
[3]潘大林，张肖宁，等.半柔性路面基体沥青混合料的设计方法[J].中南公路工程，2000
作者简介：
张帅，1985年10月，男，河北省保定市人，中级经济师，本科，现在天津安成工程咨询有限公司从事工程咨询工作。