热拌沥青混合料配合比设计的核心任务和最终目的,是为给定的原材料及混合料类型确定级配和最佳沥青用量,使得沥青混合料性能得到最大限度的发挥。沥青路面的车辙病害与混合料的抗永久变形能力相关,裂缝与混合料的抗裂能力相关,而沥青含量的多少直接影响混合料的这两种能力:沥青含量高,有利于混合料的抗裂能力;沥青含量低,有利于混合料的抗变形能力。也就是说,沥青混合料中沥青含量的高低,使其抗变形能力和抗裂能力相矛盾。既然是相矛盾的,就应该有个平衡点:即沥青混合料中的沥青含量应该存在一个值,当沥青含量为该值时,其抗变形能力和抗裂缝能力处于均衡状态,不偏不倚。另一方面,沥青路面结构是分层的,不同层位的受力特性不一样,因此各自的抗变形特点和抗裂缝特点也不一样。比如,对一个三层沥青层的路面结构,中面层对车辙的贡献率可能是最大的,而下面层对抗反射裂缝和抗疲劳裂缝的作用更为关键。因此,一个理想的混合料最佳沥青含量的确定方法,应该是在综合考虑路面结构不同沥青层的变形特性和开裂特性基础上,使沥青混合料的抗裂缝能力和抗变形能力相对平衡。目前沥青混合料配合比设计的方法有多种,比如Marshall法,Superpave法,Hveem法,法国LCPC法以及美国Texas洲的TxDOT法等。实际上,这些方法都是基于沥青混合料高温性能的试验设计方法,并没有很好的综合考虑沥青混合料的低温性能,而且,同样材料不同设计方法得出的最佳沥青含量相差很大。另外,目前的混合料配合比设计中最佳沥青含量的确定,基本上与路面结构无关,既不考虑路面结构的层位特性,更不考虑层厚问题,这就导致了目前沥青路面的结构设计与混合料的材料设计关联性差,难以充分有效地发挥各层沥青混合料的抗变形能力和抗裂缝能力。因此,在考虑沥青层层位特性、使得沥青混合料的抗裂缝能力和抗变形能力相对平衡的基础上,开发沥青混合料最佳沥青含量新的设计法,具有十分重要的意义。沥青混合料平衡设计法主要包括两个部分:i)均衡考虑抗车辙与抗开裂性能得到初选沥青含量范围;ii)考虑层位特性优化沥青含量范围。本文在均衡考虑沥青混合料抗车辙和抗开裂能力的基础上,首次提出基于层位特性的沥青混合料平衡设计法的基本概念,并对平衡设计法所需要用到的试验方法、评价指标、基本步骤进行了具体阐述,然后以高等级公路沥青路面的中面层为例,对该设计法的可行性进行了论证。在进行论证的过程中,以沥青中面层常用的AC-20沥青混合料为分析对象,通过汉堡车辙试验和OT试验分别评价其高温抗车辙与低温抗开裂性能,首先得到沥青含量的有效区域;另一方面,借助于VESYS车辙预估模型,通过试验获得沥青混合料的永久变形参数、通过沥青层顶面及层底的弯沉值计算得到车辙预估量,然后通过有限元模型计算出的车辙贡献率和中面层车辙容许深度值,进一步确定中面层沥青混合料的最佳沥青含量范围。初步研究结果表明,基于层位特性的沥青混合料平衡设计法具有可行性,能结合沥青层的层位特点相对均衡地发挥各层沥青混合料的抗车辙能力和抗裂缝能力,值得进一步深入研究。