骨架密實(shí)型瀝青混合料配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

李金梅

摘要：骨架密實(shí)型瀝青混合料在高速公路中應(yīng)用極廣，主要是由于其本身具有高密度、小空隙、強(qiáng)滲水和高溫性能好等優(yōu)點(diǎn)。本文以集料嵌鎖理論為基礎(chǔ)，在充分借鑒了Superpave限制區(qū)和控制點(diǎn)的有點(diǎn)擊馬歇爾方法在我國(guó)的運(yùn)用實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合集料表面構(gòu)造及堆積特性，提出了一種新的骨架密實(shí)型瀝青混合料配合比的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。

關(guān)鍵詞：瀝青混合料；骨架密實(shí)；配合比；設(shè)計(jì)方法

本試驗(yàn)中所采集的原材料均來(lái)自京山玄武巖和泰州石油化工總廠SH270#重交道路瀝青。經(jīng)過(guò)室內(nèi)的試驗(yàn)測(cè)試，得出最佳的瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)。

1.瀝青混合料礦料級(jí)配設(shè)計(jì)

以Superpave的控制點(diǎn)和限制區(qū)作為參照標(biāo)準(zhǔn)來(lái)對(duì)級(jí)配曲線做調(diào)整，結(jié)合工程實(shí)踐中總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)和有關(guān)理論分析，可確定SDA C213型礦料的級(jí)配，并使其與AC213I型混合料做出比對(duì)，礦料的級(jí)配組成如表1所示。

在瀝青混凝土中，細(xì)集料的搗實(shí)密度可根據(jù)處于空隙位置的經(jīng)常被擠壓的細(xì)集料的嵌鎖特性而知。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)粗集料的空隙被填充后會(huì)導(dǎo)致其空隙率出現(xiàn)改變，其變動(dòng)數(shù)值與填充物的空隙率相同。當(dāng)發(fā)現(xiàn)填充物空隙率比粗集料堆積空隙率高時(shí)，則表明填充物已將粗集料骨架擠裂，并未形成齒合嵌鎖結(jié)構(gòu)；而當(dāng)填充物空隙率地域粗集料搗實(shí)空隙率時(shí)，則表明未能填滿空隙，結(jié)構(gòu)密實(shí)度不足。也就是說(shuō)，骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)型級(jí)配中填充物的變化在松散空隙率和搗實(shí)空隙率兩者之間為合理。根據(jù)試驗(yàn)中的級(jí)配設(shè)計(jì)，其屬于骨架密實(shí)型結(jié)構(gòu)，SDAC-13粗、細(xì)集料體積指標(biāo)如表2所示。

2.確定油石比

混合料的最佳油石比確定用馬歇爾方法。試驗(yàn)中我們分別擊實(shí)4.0%，4.5%，5.0%，5.5%，6.0%馬歇爾試件，通過(guò)運(yùn)算分別得出試件的毛體積密度、空隙率、飽和度、穩(wěn)定度及流值后，再以有關(guān)規(guī)范為標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算并確定級(jí)配的最佳比值（如表3所示）。表4為所參照的瀝青混合料性能指標(biāo)。

3.性能測(cè)試及分析

本文以AA SH TO 283凍融劈裂殘留強(qiáng)度的比值為依據(jù)，對(duì)瀝青混合料的水穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)。因路面實(shí)際孔隙率為6%±1%，根據(jù)馬歇爾擊實(shí)儀成型試件，進(jìn)行分組試驗(yàn)（包括非條件試驗(yàn)和條件試驗(yàn)兩種）。其中，非條件試驗(yàn)需將用塑料袋密封的試件放入25℃的水中≥2h，另一組則需把試件真空飽水15min后置于-80℃的條件中冷凍16h，然后在60℃的溫度下放置24h，在再置入25℃水中2h后方可進(jìn)入試驗(yàn)階段。在不浸水的情況下，通過(guò)車轍試驗(yàn)來(lái)對(duì)瀝青路面的高溫穩(wěn)定性進(jìn)行科學(xué)的評(píng)價(jià)，結(jié)果顯示，當(dāng)試驗(yàn)溫度在60℃時(shí)，輪壓達(dá)到0.7MPa。

該試驗(yàn)結(jié)果表明，SDA C213有極好的穩(wěn)定性和抗高溫變形性，根據(jù)試驗(yàn)凍融劈裂殘留強(qiáng)度與AC213I的比值對(duì)比，可得出其抗水損壞性優(yōu)良。也就是說(shuō)，該種方法進(jìn)行設(shè)計(jì)配比出的混凝土力學(xué)強(qiáng)度較高、穩(wěn)定性較好、抗水損壞性優(yōu)良，且粗糙的表面能更好的發(fā)揮抗滑性能。足見(jiàn)，AC213I是以最佳級(jí)配原理設(shè)計(jì)的一種連續(xù)性密級(jí)配，與富勒曲線相吻合，且高于Sup2125級(jí)配控制區(qū)。這些都證明它具有較好的抗?jié)B水性、抗水損耗性和低孔隙率等優(yōu)點(diǎn)，但同樣也有因密實(shí)度過(guò)高，導(dǎo)致高溫高交通負(fù)載情況下容易發(fā)生車轍變形、耐磨性和抗滑性較弱的缺點(diǎn)。

結(jié)論：綜上，本文以Superpave的限制區(qū)和控制點(diǎn)為基礎(chǔ)來(lái)設(shè)計(jì)礦料級(jí)配，并根據(jù)不同集料堆積性特點(diǎn)來(lái)分別對(duì)其骨架嵌鎖特性做出客觀的評(píng)價(jià)和準(zhǔn)確的選擇，所得的礦料級(jí)配屬于骨架密實(shí)型結(jié)構(gòu)。根據(jù)測(cè)試結(jié)果可知，SDA C213型瀝青混合料的凍融劈裂殘留強(qiáng)度比為89%，動(dòng)穩(wěn)定度為2406次mm，證明其抗水損壞能力和抗高溫車轍性能均為良好，加之表面是粗糙紋理，符合高速公路的抗滑要求。endprint