摘 要：为了对比得到“贝雷法”与Superpave级配设计方法之间的异同，系统分析了贝雷法级配设计的原理、几何模型以及理论依据，并在此基础上介绍了其设计方法的具体实施步骤，并对关键设计参数CA比及FA比的计算方法和相应技术要求以及参数对于沥青混合料细部结构的影响进行了详细论述，就如何在提高沥青路面的高温稳定性同时保证其耐久性提出了相应的级配设计检验方法。
关键词： 贝雷法,级配设计,CA比,FA比,嵌挤密实
1“贝雷法”级配设计理论依据
“贝雷法”级配设计方法是美国伊利诺伊州交通局罗伯特·贝雷进行了大量研究而提出的一套确定沥青混合料级配，被称为嵌挤密实结构的沥青混合料级配设计方法。山东省交通科学技术研究所首次引进借鉴了这套设计理念并提出多级嵌挤密级配沥青混合料的级配设计方法以及相应的施工工艺、质量控制的方法、设计程序等。
“贝雷法”级配设计方法通过控制粗细集料关键筛孔尺寸的通过百分率比例关系，使得沥青混合料粗集料获得良好的骨架嵌挤结构[1]。该法借鉴球体模型的优点，以干涉理论为基础，他的数学模型为平面圆模型，当三个圆球相互嵌挤，接触面分别为球面或平面时，有四种可能的组合，所形成的空隙分别是圆直径的0.15、0.20、0.24和0.29倍[2]。“贝雷法”取平均值，以最大公称粒径(D)的0.22倍对应的筛孔尺寸作为沥青混合料中粗细集料的分界点，大于该分界点的集料定义为“贝雷法”中的粗集料，小于分界点的集料定义为细集料。
“贝雷法”粗细集料的用量确定原则为使粗集料形成嵌挤，粗集料用量是根据粗集料的
松装密度与干捣实密度的体积特征确定，根据国内学者的研究结果认为：粗集料密度应从松装密度开始，取值位于松装密度至松装密度和干捣实密度的平均值之间;细集料的选择应从干捣实密度开始，取值位于干捣实密度和松装密度的平均值之间[3]。
2“贝雷法”级配设计方法简述
以最大公称粒径D为例，其设计过程如下：
第一、 对各种集料进行筛分，初步确定级配组成。
第二、 测定各种粗细集料的表观密度、毛体积密度和吸水率。
第三、按照0.22D、0.222D、0.223D、……、0.075mm确定对应筛孔尺寸，并将合成级配分级：测定各组合成集料，即>0.22D、>0.222D、>0.223D、……、>0.075mm各组成集料的松装密度和干捣实密度，及相应的<0.22D、<0.222D、<0.223D、……、<0.075mm各粗集料的松装密度和干捣实密度。
第四、计算各组合成集料的毛体积密度和视密度，以合成集料的毛体积密度为基础，计算各组合成集料松散和捣实状态下的空隙率。
第五、确定各级细集料含量，其基本原则为各级细集料的体积≤相应各级粗集料的空隙体积，其余类推，知道确定整个级配，计算时各级粗集料体积加上相应各级细集料的体积应等于单位体积。
第六、粗集料的CA比检验
根据最大公称粒径尺寸的0.22倍所对应的尺寸来确定粗集料的分界点即第一个控制筛孔的PCS。与此尺寸最为接近的筛孔尺寸即作为粗细集料的分界点，也是该级配设计的第一个控制筛孔。CA比计算公式如下：
式中： —最大公称粒径尺寸的1/2所对应筛孔的通过率(%); —关键筛孔的通过率(%); —最大筛孔的通过率(%)。
采用CA比指标的目的是对粗集料的级配进行约束，CA比过大则不能形成粗集料骨架结构，太小则容易出现离析以及压实度不足等问题。贝雷法要求CA比=0.2~0.5。根据美国的经验，CA比大于0.5时粗集料组成结构不稳定，如果CA比小于0.2，则混合料容易产生离析且难于压实。
第七、细集料FA值检验
将PCS点对应的筛孔尺寸×0.22得出细集料中的粗细分界点FAC，以FAC对应的筛孔为细集料中粗细集料的关键控制点，并确定细集料中粗细集料比例FA1;继续将FAC对应的筛孔尺寸×0.22得出更细部分的粗细分界点FAF，并以FAF对应的筛孔为更细集料中粗细集料的关键控制点，确定更细集料中粗细集料比FA2;如此一自计算到筛孔尺寸小于或等于0.075mm。对应的公式如下：
式中：P(FAC)—FAC点对应的筛孔通过率(%);P(PCS)—PCS点对应的筛孔通过率(%);P(FAF)—FAF点对应的筛孔尺寸通过率(%);FA1，FA2……—各级细集料中的粗细集料比。
根据细集料各筛孔的FA比确定细集料的级配曲线，贝雷法要求所有FA比应介于0.30~0.5之间。其主要考虑是细集料中中间尺寸的细集料小能过多，否则，将会因矿料间隙率变小而小能容纳足够的沥青，影响混合料的耐久性。
第八、遇常FA的比值要影响到矿料间隙率VMA值的大小，需要对小同的粗集料和细集料含量进行调整，使各项控制指标满足要求。
第九、进行相关的试验，将试验数据输入计算机中并进行适当的调整。计算机将对级配的控制指标算出各种原材料的用量并绘出相应的级配曲线。
3马歇尔试验结果分析
对采用贝雷法设计的嵌挤密级配沥青混合料进行常规的马歇尔设计，表现在如下方面:①随着沥青含量的增大，混合料的试件密度逐步增大;②马歇尔稳定度没有明显的抛物线状变化，随着沥青含量的变化，稳定度变化不明显;③饱和度达不到普通沥青混合料的70%~85%的要求，一般在65%~75%之间，这与美国沥青研究会的马歇尔设计方法中重交通同条件下的要求相吻合;④矿料间隙率VMA的技术要求范围调整为15.5%一17.5%;⑤最佳沥青含量的取值小能考虑试件密度最大值对应的沥青含量a1和稳定度最大值对应的沥青含量a2，应以空隙率中值对应的沥青含量a3作为OAC1;⑥由于不同的实验方法得出的密度值存在着较大的区别，试件密度计算以饱和面干法计算为准;⑦嵌挤结构的沥青混合料的高温抗车辙能力较普通密级配沥青混合料有较大幅度地提高，普通密级配沥青混合料的动稳定度在600次~1500次/mm左右，而嵌挤密实结构沥青混合料通常可以达到2000次以上;⑧由于嵌挤密级配沥青混合料的骨架嵌挤较好，在要求达到相同密度的混合料时需要的压实功更大一些，包括车辙试件的成型和现场的压实。
4“贝雷法”级配设计方法优缺点
4.1 优点
经过大量试验和工程实践，贝雷法设计的沥青混合料效果良好。以贝雷法集料级配设计理论可以达到多级嵌挤密实型级配要求，因而是既抗车辙又防渗水的合理组成。通过贝雷法的CA比检验，对粗集料进行控制，使其小离析、小推挤;同时FA比的检验，又防止了细集料出现“驼峰级配”，驼峰级配表明细集料过多或细集料中细砂过多，这种小良的级配容易形成车辙，并常具有不适宜的VMA[4]。
我国有些地区高速公路沥青路而表而层多采用各种结构的抗滑磨耗层，为了提高磨耗层结构的抗滑效果，满足表面构造深度的要求，一般该类混合料要求空隙率较高，因而导致路面透水，容易导致路而的早期损害，降低路而的使用寿命。通过对贝雷法设计的嵌挤密级配沥青混合料的研究，采用该方法的沥青混合料一方面混合料的强度有较大幅度地提高;另一方而，与传统密级配沥青混合料相比，混合料的表面纹理也可以得到较大程度的改善。通常I型密级配沥青路面的构造深度只有0.3mm~0.5mm，而嵌挤密实沥青路面的表面构造深度一般可以达到0.5mm~0.7mm。因此，采用贝雷法设计的基础上提出的沥青混合料的优化设计方案，即达到密实的嵌挤结构抗滑磨耗层。而且此方法为沥青混凝土路而混合料设计开辟了一个新的领域，使得高速公路沥青路而在保证具有良好表而服务特性的基础上，路而混合料的耐久性又可以大幅度提高，减少路面的养护维修费用，提高高速公路的使用寿命。
4.2缺点
贝雷法设计是一个确定混合料级配的过程，需要与马歇尔法或者Superpave法相结合才能进行沥青混合料的完整设计，而且贝雷法设计有一个非常复杂的计算和修定的过程，需要计算每一种原材料在混合料中可能形成的状态以及根据原材料级配的不均匀性修正骨料的分布和数量，整个过程需要有相应的实验规程和计算机设计程序才能完成。
贝雷法设计虽然给我们提供了非常好的结构设计的理念，但是在其应用过程中还有一些问题需要进一步的探讨：①该方法采用的是平面三圆模型，这个模型与混和集料实际状态相差甚远，集料的状态是一种立体的填充状态，混合料的体积状态和填充状态小能恰当的反映出来，以此状态作为填充粒径的确定依据可能仅适用于Superpave混合料。②嵌挤点控制和级配参数计算山于采用的都是标准筛孔值，该方法对于不同粒径的混合料形成嵌挤的粒径比例关系是小同的(嵌挤系数是浮动变化的)，也就是说对于最大公称粒径的不同混合料，形成嵌挤的条件是不同的。③由于不同混合料嵌挤系数的变化导致小同混合料级配控制参数上没有统一的可比性。④没有考虑矿粉的体积填充影响。
5结论
“贝雷法”级配设计方法引进国内后得到了广泛的应用，但是目前其主要用于级配检验，在已有的级配基础上进行CA比和FA比检验，使得沥青混合料中粗集料形成嵌挤结构，细集料填充粗集料颗粒形成密实结构，最终达到沥青混合料形成嵌挤密实结构，提高沥青路面抗车辙能力的同时保证其耐久性。
参考文献
[1] 陈旭庆，黄晓明，杨军.沥青混合料骨架形成问题的研究[J].城市道桥与防洪，2004，(5).
[2] 屈波.贝雷法在粗级配沥青混合料设计中的应用[J].公路与汽运，2008， (5).
[3] 郝培文.应用贝雷法进行级配组成设计的关键技术[J].长安大学学报，2004，(11).
[4] 于新，吴建浩.贝雷法应用探讨[J]，公路，2003(8):83- 87.
[5] 交通部公路科学研究所.JTG F40-2004公路沥青路面施工技术规范[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.
