8.3.1 对混合料设计参数的影响
沥青混合料配合比设计结果主要以矿料配合比与设计沥青用量（或油石比）表示。而设计沥青用量通过平衡沥青混合料试件的体积参数（如空隙率、矿料间隙率、沥青饱和度）以及马歇尔试验指标来确定。当在沥青混合料中以炉渣集料替代天然集料时，由于炉渣集料中主要组成物质表面粗糙、多孔隙和高吸水性等特征，将对沥青混合料的体积参数，进而对设计沥青用量产生较大的影响。
8.3.1.1 空隙率
沥青混合料空隙率的大小与其强度、高温稳定性、耐久性和渗透性等密切相关。在现行的沥青混合料配合比设计中，无论是我国的马歇尔试验法，还是美国的Superpave沥青混合料设计方法，都将空隙率作为主要的体积设计指标之一。由于炉渣集料的多孔隙、高吸水性，替代天然集料后对沥青的吸附程度将增大，从而导致在相同沥青用量下，炉渣沥青混合料试件的空隙率增大，如图8-16所示。图中炉渣沥青混合料的级配组成与对照组（未掺炉渣集料的A-0、S-0）接近。
图8-16 沥青用量与炉渣沥青混合料空隙率的关系
注：A为AC-20沥青混合料，A1、A2、A3、AL依次表示所掺加炉渣集料粒径范围0～2.36 mm、2.36～4.75 mm、4.75～9.5 mm、0～9.5 mm；S为SMA-13型混合料，S1、S2、S3依次表示所掺加炉渣集料粒径为0～2.36 mm、2.36～4.75 mm、4.75～9.5 mm；后缀数字表示炉渣集料掺量（％）。
8.3.1.2 设计沥青用量
炉渣沥青混合料的设计沥青用量，如图8-17所示，设计沥青用量按照目标空隙率4％确定。在AC混合料中，随着炉渣集料掺量的增加，设计沥青用量呈直线增大。炉渣集料粒径越小，设计沥青用量的增加幅度越大，如表8-9所示。
图8-17 炉渣沥青混合料的设计沥青用量
注：横坐标第1行数字为炉渣集料掺量（％），第2行为炉渣集料粒径范围。
表8-9 炉渣集料掺量增加10％时，炉渣混合料设计沥青用量增量
在SMA-13混合料中，设计沥青用量随着炉渣集料掺量的增加幅度不大，甚至无规律。尤其值得关注的是，当掺加粗粒径（4.75～9.5 mm）炉渣集料时，炉渣沥青混合料的设计沥青用量反呈显著降低趋势。这一特殊现象与粗粒径炉渣集料无法承担骨架作用有关。
8.3.1.3 炉渣集料对沥青混合料组成结构的影响
1）SMA混合料
在骨架密实型SMA混合料中，其关键性特征是形成“石石”接触的骨架结构。在我国现行规范中，判别标准为：沥青混合料试件的粗集料骨架间隙率VCAmix≤矿质粗集料间隙率VCADRC，也即沥青胶浆和细集料体积不得干涉粗集料的骨架结构。粗粒径（4.75～9.5 mm）炉渣集料掺量与SMA混合料试件的粗集料骨架间隙率VCAmix、矿质粗集料间隙率VCADRC的关系曲线如图8-18所示。可见，在粗粒径炉渣沥青混合料中，当炉渣集料掺量超过一定数量时，炉渣沥青混合料的VCAmix大于VCADRC，丧失了骨架结构特征。
图8-18 炉渣混合料骨架结构分析（炉渣集料粒径范围4.75～9.5 mm）
在粗粒径（4.75～9.5 mm）炉渣SMA沥青混合料中，所掺炉渣集料中的玻璃、陶瓷、砖块等物质含量高达70％。在混合料试件成型时，这些物质容易被压碎，致使沥青混合料的级配组成变细，从而降低了沥青混合料的粗集料骨架间隙率VCAmix。在计算指标VCAmix时，采用的沥青混合料设计级配中的粗集料（粒径＞4.75 mm）质量比例，没有考虑成型过程中粗集料的破碎、粗集料质量比例降低的情况。由于VCAmix与粗集料质量比例呈反比关系，因此，对于粗粒径炉渣混合料而言，实际的VCAmix将比图8-18中的数值更大。也就是说，粗粒径炉渣集料将在更低的掺量下，使沥青混合料丧失骨架结构。当结构类型转变为悬浮密实结构时，炉渣沥青混合料的设计沥青用量将接近AC型沥青混合料。
在细粒径炉渣SMA混合料，炉渣集料主要起填充作用，不承担骨架结构作用。又由于SMA混合料中含有10％左右的填料（粒径＜0.075 mm），具有较大的比表面积，自身设计沥青用量较高。因此以细粒径炉渣集料替代部分天然集料后，对SMA混合料设计沥青用量的影响相对较小。
2）AC沥青混合料
AC沥青混合料是典型的悬浮密实型结构，粗粒径集料颗粒悬浮在细集料中。所掺加的粗粒径炉渣集料中的玻璃、陶瓷等物质将不承担骨架作用，在成型的过程中不易被击碎，对混合料的组成结构影响不大。
炉渣集料对AC沥青混合料的主要影响是设计沥青用量，由于炉渣集料多孔隙、高吸水性特征，炉渣集料粒径越小、掺量越高，这种影响就越大。