摘 要：為了對比得到“貝雷法”與Superpave級配設計方法之間的異同，系統分析了貝雷法級配設計的原理、幾何模型以及理論依據，并在此基礎上介紹了其設計方法的具體實施步驟，并對關鍵設計參數CA比及FA比的計算方法和相應技術要求以及參數對于瀝青混合料細部結構的影響進行了詳細論述，就如何在提高瀝青路面的高溫穩定性同時保證其耐久性提出了相應的級配設計檢驗方法。

　　關鍵詞： 貝雷法,級配設計,CA比,FA比,嵌擠密實

　　1“貝雷法”級配設計理論依據

　　“貝雷法”級配設計方法是美國伊利諾伊州交通局羅伯特·貝雷進行了大量研究而提出的一套確定瀝青混合料級配，被稱為嵌擠密實結構的瀝青混合料級配設計方法。山東省交通科學技術研究所首次引進借鑒了這套設計理念并提出多級嵌擠密級配瀝青混合料的級配設計方法以及相應的施工工藝、質量控制的方法、設計程序等。

　　“貝雷法”級配設計方法通過控制粗細集料關鍵篩孔尺寸的通過百分率比例關系，使得瀝青混合料粗集料獲得良好的骨架嵌擠結構[1]。該法借鑒球體模型的優點，以干涉理論為基礎，他的數學模型為平面圓模型，當三個圓球相互嵌擠，接觸面分別為球面或平面時，有四種可能的組合，所形成的空隙分別是圓直徑的0.15、0.20、0.24和0.29倍[2]。“貝雷法”取平均值，以最大公稱粒徑(D)的0.22倍對應的篩孔尺寸作為瀝青混合料中粗細集料的分界點，大于該分界點的集料定義為“貝雷法”中的粗集料，小于分界點的集料定義為細集料。

　　“貝雷法”粗細集料的用量確定原則為使粗集料形成嵌擠，粗集料用量是根據粗集料的

　　松裝密度與干搗實密度的體積特征確定，根據國內學者的研究結果認為：粗集料密度應從松裝密度開始，取值位于松裝密度至松裝密度和干搗實密度的平均值之間;細集料的選擇應從干搗實密度開始，取值位于干搗實密度和松裝密度的平均值之間[3]。

　　2“貝雷法”級配設計方法簡述

　　以最大公稱粒徑D為例，其設計過程如下：

　　第一、 對各種集料進行篩分，初步確定級配組成。

　　第二、 測定各種粗細集料的表觀密度、毛體積密度和吸水率。

　　第三、按照0.22D、0.222D、0.223D、……、0.075mm確定對應篩孔尺寸，并將合成級配分級：測定各組合成集料，即>0.22D、>0.222D、>0.223D、……、>0.075mm各組成集料的松裝密度和干搗實密度，及相應的<0.22D、<0.222D、<0.223D、……、<0.075mm各粗集料的松裝密度和干搗實密度。

　　第四、計算各組合成集料的毛體積密度和視密度，以合成集料的毛體積密度為基礎，計算各組合成集料松散和搗實狀態下的空隙率。

　　第五、確定各級細集料含量，其基本原則為各級細集料的體積≤相應各級粗集料的空隙體積，其余類推，知道確定整個級配，計算時各級粗集料體積加上相應各級細集料的體積應等于單位體積。

　　第六、粗集料的CA比檢驗

　　根據最大公稱粒徑尺寸的0.22倍所對應的尺寸來確定粗集料的分界點即第一個控制篩孔的PCS。與此尺寸最為接近的篩孔尺寸即作為粗細集料的分界點，也是該級配設計的第一個控制篩孔。CA比計算公式如下：

　　式中： —最大公稱粒徑尺寸的1/2所對應篩孔的通過率(%); —關鍵篩孔的通過率(%); —最大篩孔的通過率(%)。

　　采用CA比指標的目的是對粗集料的級配進行約束，CA比過大則不能形成粗集料骨架結構，太小則容易出現離析以及壓實度不足等問題。貝雷法要求CA比=0.2~0.5。根據美國的經驗，CA比大于0.5時粗集料組成結構不穩定，如果CA比小于0.2，則混合料容易產生離析且難于壓實。

　　第七、細集料FA值檢驗

　　將PCS點對應的篩孔尺寸×0.22得出細集料中的粗細分界點FAC，以FAC對應的篩孔為細集料中粗細集料的關鍵控制點，并確定細集料中粗細集料比例FA1;繼續將FAC對應的篩孔尺寸×0.22得出更細部分的粗細分界點FAF，并以FAF對應的篩孔為更細集料中粗細集料的關鍵控制點，確定更細集料中粗細集料比FA2;如此一自計算到篩孔尺寸小于或等于0.075mm。對應的公式如下：

　　式中：P(FAC)—FAC點對應的篩孔通過率(%);P(PCS)—PCS點對應的篩孔通過率(%);P(FAF)—FAF點對應的篩孔尺寸通過率(%);FA1，FA2……—各級細集料中的粗細集料比。

　　根據細集料各篩孔的FA比確定細集料的級配曲線，貝雷法要求所有FA比應介于0.30~0.5之間。其主要考慮是細集料中中間尺寸的細集料小能過多，否則，將會因礦料間隙率變小而小能容納足夠的瀝青，影響混合料的耐久性。

　　第八、遇常FA的比值要影響到礦料間隙率VMA值的大小，需要對小同的粗集料和細集料含量進行調整，使各項控制指標滿足要求。

　　第九、進行相關的試驗，將試驗數據輸入計算機中并進行適當的調整。計算機將對級配的控制指標算出各種原材料的用量并繪出相應的級配曲線。

　　3馬歇爾試驗結果分析

　　對采用貝雷法設計的嵌擠密級配瀝青混合料進行常規的馬歇爾設計，表現在如下方面:①隨著瀝青含量的增大，混合料的試件密度逐步增大;②馬歇爾穩定度沒有明顯的拋物線狀變化，隨著瀝青含量的變化，穩定度變化不明顯;③飽和度達不到普通瀝青混合料的70%~85%的要求，一般在65%~75%之間，這與美國瀝青研究會的馬歇爾設計方法中重交通同條件下的要求相吻合;④礦料間隙率VMA的技術要求范圍調整為15.5%一17.5%;⑤最佳瀝青含量的取值小能考慮試件密度最大值對應的瀝青含量a1和穩定度最大值對應的瀝青含量a2，應以空隙率中值對應的瀝青含量a3作為OAC1;⑥由于不同的實驗方法得出的密度值存在著較大的區別，試件密度計算以飽和面干法計算為準;⑦嵌擠結構的瀝青混合料的高溫抗車轍能力較普通密級配瀝青混合料有較大幅度地提高，普通密級配瀝青混合料的動穩定度在600次~1500次/mm左右，而嵌擠密實結構瀝青混合料通常可以達到2000次以上;⑧由于嵌擠密級配瀝青混合料的骨架嵌擠較好，在要求達到相同密度的混合料時需要的壓實功更大一些，包括車轍試件的成型和現場的壓實。

　　4“貝雷法”級配設計方法優缺點

　　4.1 優點

　　經過大量試驗和工程實踐，貝雷法設計的瀝青混合料效果良好。以貝雷法集料級配設計理論可以達到多級嵌擠密實型級配要求，因而是既抗車轍又防滲水的合理組成。通過貝雷法的CA比檢驗，對粗集料進行控制，使其小離析、小推擠;同時FA比的檢驗，又防止了細集料出現“駝峰級配”，駝峰級配表明細集料過多或細集料中細砂過多，這種小良的級配容易形成車轍，并常具有不適宜的VMA[4]。

　　我國有些地區高速公路瀝青路而表而層多采用各種結構的抗滑磨耗層，為了提高磨耗層結構的抗滑效果，滿足表面構造深度的要求，一般該類混合料要求空隙率較高，因而導致路面透水，容易導致路而的早期損害，降低路而的使用壽命。通過對貝雷法設計的嵌擠密級配瀝青混合料的研究，采用該方法的瀝青混合料一方面混合料的強度有較大幅度地提高;另一方而，與傳統密級配瀝青混合料相比，混合料的表面紋理也可以得到較大程度的改善。通常I型密級配瀝青路面的構造深度只有0.3mm~0.5mm，而嵌擠密實瀝青路面的表面構造深度一般可以達到0.5mm~0.7mm。因此，采用貝雷法設計的基礎上提出的瀝青混合料的優化設計方案，即達到密實的嵌擠結構抗滑磨耗層。而且此方法為瀝青混凝土路而混合料設計開辟了一個新的領域，使得高速公路瀝青路而在保證具有良好表而服務特性的基礎上，路而混合料的耐久性又可以大幅度提高，減少路面的養護維修費用，提高高速公路的使用壽命。

　　4.2缺點

　　貝雷法設計是一個確定混合料級配的過程，需要與馬歇爾法或者Superpave法相結合才能進行瀝青混合料的完整設計，而且貝雷法設計有一個非常復雜的計算和修定的過程，需要計算每一種原材料在混合料中可能形成的狀態以及根據原材料級配的不均勻性修正骨料的分布和數量，整個過程需要有相應的實驗規程和計算機設計程序才能完成。

　　貝雷法設計雖然給我們提供了非常好的結構設計的理念，但是在其應用過程中還有一些問題需要進一步的探討：①該方法采用的是平面三圓模型，這個模型與混和集料實際狀態相差甚遠，集料的狀態是一種立體的填充狀態，混合料的體積狀態和填充狀態小能恰當的反映出來，以此狀態作為填充粒徑的確定依據可能僅適用于Superpave混合料。②嵌擠點控制和級配參數計算山于采用的都是標準篩孔值，該方法對于不同粒徑的混合料形成嵌擠的粒徑比例關系是小同的(嵌擠系數是浮動變化的)，也就是說對于最大公稱粒徑的不同混合料，形成嵌擠的條件是不同的。③由于不同混合料嵌擠系數的變化導致小同混合料級配控制參數上沒有統一的可比性。④沒有考慮礦粉的體積填充影響。

　　5結論

　　“貝雷法”級配設計方法引進國內后得到了廣泛的應用，但是目前其主要用于級配檢驗，在已有的級配基礎上進行CA比和FA比檢驗，使得瀝青混合料中粗集料形成嵌擠結構，細集料填充粗集料顆粒形成密實結構，最終達到瀝青混合料形成嵌擠密實結構，提高瀝青路面抗車轍能力的同時保證其耐久性。

　　參考文獻

　　[1] 陳旭慶，黃曉明，楊軍.瀝青混合料骨架形成問題的研究[J].城市道橋與防洪，2004，(5).

　　[2] 屈波.貝雷法在粗級配瀝青混合料設計中的應用[J].公路與汽運，2008， (5).

　　[3] 郝培文.應用貝雷法進行級配組成設計的關鍵技術[J].長安大學學報，2004，(11).

　　[4] 于新，吳建浩.貝雷法應用探討[J]，公路，2003(8):83- 87.

　　[5] 交通部公路科學研究所.JTG F40-2004公路瀝青路面施工技術規范[S].北京:人民交通出版社，2004.

　　[6] William R V .William J P. Aggregate blenging for asphalt mix design Bailey method [J].Transportation Research Record，2001，1789:146- 153.