骨架密實結(jié)構(gòu)瀝青混合料路用性能

陳玲芳

摘要：通過試驗研究,系統(tǒng)分析了骨架密實結(jié)構(gòu)(GS)瀝青混合料和密級配瀝青混凝土的路用性能，包括馬歇爾穩(wěn)定度，水穩(wěn)定性，低溫抗裂性，高溫穩(wěn)定度，疲勞耐久性和抗滑性能，并對集料級配骨架形成與空隙率的關(guān)系作了分析。結(jié)果表明，骨架密實結(jié)構(gòu)瀝青混合料具有較密級配瀝青混合料更好的路用性能，可以改善瀝青路面使用品質(zhì)，延長使用壽命，具有較好的經(jīng)濟和社會效益，是一種優(yōu)良的路面材料。

關(guān)鍵詞：骨架密實結(jié)構(gòu)瀝青混合料 密級配瀝青混凝土 路用性能

目前我國使用較多的密級配瀝青混凝土（AC）抵抗早期損壞以及高溫車轍的能力相當(dāng)弱，且AC型瀝青混凝土表面略顯光滑，高速行車條件下易形成汽車的“漂滑”現(xiàn)象，對交通安全危害極大，如何提高瀝青混合料的抗早期損壞能力、提高混合料高溫穩(wěn)定性和抗滑性能，是目前各級公路部門都致力解決的難題。

瀝青混合料組成設(shè)計，不僅要考慮到高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性，而且應(yīng)兼顧疲勞耐久性和抗水損害性能；但這些性能往往是相互制約、相互矛盾的。普通的密級配瀝青混凝土受級配組成理論所限，已很難較好的解決這種矛盾。

1.原材料性能

1.1瀝青

采用殼牌AH-90重交通道路石油瀝青，其指標(biāo)如表1所示。

1.2集料

集料采用河南產(chǎn)石灰?guī)r，礦粉由石灰?guī)r磨細而成。其指標(biāo)如表2所示。

1.3級配類型

粗、細集料在混合料中所起作用并不一樣，Robet Baley提出集料相互嵌擠形成骨架以及骨架空隙與集料粒徑、形狀有關(guān)，粗集料空隙應(yīng)由細集料填充；因此，粗、細集料分界及用量成為級配組成設(shè)計的關(guān)鍵。

骨架密實瀝青混合料以Baley method為基礎(chǔ)，考慮到我國實際篩孔尺寸設(shè)計混和料級配，對最大公稱尺寸16、19mm的以4.75mm為粗、細集料分界點，對最大公稱尺寸10mm以下的以2.36mm為粗、細集料分界點，以細集料膠漿填充骨架密實空隙。以最大公稱尺寸16為例，采用密級配瀝青混凝土AC-16和骨架密實瀝青混合料（簡記為GS-16）等兩種級配類型，級配時采用逐級回配的方法以中值為目標(biāo)級配。

2.瀝青混合料路用性能研究

2.1瀝青混合料馬歇爾試驗

不同類型瀝青混合料馬歇爾試驗結(jié)果如表3所示。

從表3可以看出，密級配瀝青混凝土AC-16的馬歇爾穩(wěn)定度較高，骨架密實瀝青混合料略低一些。AC型瀝青混凝土，屬于典型的密實—懸浮結(jié)構(gòu)，細集料膠漿多且致密，粗集料懸浮在細集料膠漿中，反映在力學(xué)性能上則其屬劈裂性質(zhì)的馬歇爾穩(wěn)定度較高。而骨架密實瀝青混合料級配中增加了粗集料含量，變懸浮為骨架結(jié)構(gòu)，降低了瀝青混合料的粘結(jié)力C，因此其馬歇爾穩(wěn)定度略有降低，但降低幅度不大。

2.2瀝青混合料水穩(wěn)定性

不同級配瀝青混合料水穩(wěn)定性試驗結(jié)果：AC-16殘留穩(wěn)定度85%，凍融劈裂強度比79%；骨架密實-16殘留穩(wěn)定度86%，凍融劈裂強度比91%。可看出較好，骨架密實瀝青混合料骨架密實-16水穩(wěn)定性并不比密級配瀝青混凝土的差，尤其是凍融劈裂強度比，密級配瀝青混凝土的效果相對較差一些。這與骨架密實-16中粗集料含量較高，能在一定程度上形成嵌擠結(jié)構(gòu)有關(guān)，混合料受凍變形時，粗集料之間的骨架結(jié)構(gòu)會提供較大的內(nèi)摩阻力，提高抵抗應(yīng)力，減小凍融循環(huán)作用應(yīng)力對混合料造成的破壞，盡量降低強度的損失量。同時，水穩(wěn)定性與剩余空隙率有很大關(guān)系，骨架密實-16剩余空隙率小，在粗集料含量高的情況下形成了密實填充效果，水份對瀝青與集料粘結(jié)作用的破壞相對較弱，其相應(yīng)的水穩(wěn)定性就好一些。

2.3瀝青混合料低溫抗裂性

兩種級配類型瀝青混合料低溫抗裂性能采用切口小梁能量法來評價，對0℃彎曲應(yīng)變能(KJ/m3)試驗結(jié)果是：AC-16是0.15，骨架密實-16是0.14。從試驗結(jié)果看，密級配瀝青混凝土低溫抗裂性能與骨架密實瀝青混合料骨架密實-16相當(dāng)。低溫抗裂性試驗采用的是切口小梁彎曲試驗方法，在三分點加載模式下，梁底受拉應(yīng)力產(chǎn)生破壞。雖然骨架密實-16中細集料相對不多，細集料膠漿提供的低溫延展性不如細集料較多、成懸?。軐崰顟B(tài)的密級配瀝青混凝土；但粗集料形成骨架結(jié)構(gòu)，骨架密實之間提供了較大的內(nèi)摩阻力，在一定程度上提高了抵抗收縮應(yīng)力的能量，二者綜合作用下，密級配瀝青混凝土低溫抗裂性能與骨架密實瀝青混合料基本相當(dāng)。

2.4瀝青混合料高溫穩(wěn)定性

高溫穩(wěn)定性試驗采用60℃車轍試驗，試驗結(jié)果：AC-16動穩(wěn)定度(次/mm) 645，骨架密實-16動穩(wěn)定度(次/mm)1175。骨架密實瀝青混合料的動穩(wěn)定度顯著高于密級配瀝青混凝土。對瀝青混合料而言，高溫抗車轍能力受集料級配和瀝青性能影響。夏天高溫瀝青變軟時，級配就對車轍起著重要作用。骨架密實瀝青混合料骨架密實-16中粗集料含量的增加，有利于粗集料之間互相嵌擠鎖結(jié)，形成一定程度的空間骨架結(jié)構(gòu)，可以有效提高瀝青混合料在行車荷載作用下抵抗塑性變形的能力，即提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。

2.5瀝青混合料的疲勞耐久性

疲勞試驗采用控制應(yīng)力的三分點加載小梁試驗，試驗溫度15℃。不同級配瀝青混合料試驗結(jié)果如表4所示。

從疲勞試驗結(jié)果看，密級配瀝青混凝土的疲勞耐久性能較好，而骨架密實瀝青混合料骨架密實-16略低。

骨架密實瀝青混合料骨架密實-16中粗集料含量較高，則相應(yīng)地減少了細集料膠漿的含量，而細集料膠漿的減少改變了瀝青混合料的勁度，使瀝青混合料具有硬化趨勢，勁度模量增大。勁度模量在很大程度上影響著瀝青混合料的疲勞耐久性。因此，從級配組成上看，骨架密實瀝青混合料骨架密實-16的疲勞耐久性要略差一些。

2.6瀝青混合料抗滑性能

不同級配瀝青混合料抗滑性能采用摩擦系數(shù)和構(gòu)造深度來評定，試驗結(jié)果：摩擦系數(shù)(BPN)上，AC-16是42，骨架密實-16是60；構(gòu)造深度(mm)上，AC-16是0.60，骨架密實-16是0.98。以抗滑性能來看，骨架密實瀝青混合料骨架密實-16具有相當(dāng)好的抗滑性能，而密級配瀝青混凝土抗滑性能則相對較差。對瀝青路面而言，較大的構(gòu)造深度對于有效防止雨天高速行車時的汽車“飄滑” 現(xiàn)象，保證行車安全，延緩路面抗滑性能的衰減有顯著的作用。

3.結(jié)語

1）骨架密實瀝青混合料級配已經(jīng)脫離了最大密實線理論，級配組成以Baley method為基礎(chǔ)，按骨架填充原則設(shè)計，是一種新型繼配類型；2）密級配瀝青混合料馬歇爾穩(wěn)定度和疲勞耐久性表現(xiàn)出較好的性能；3）骨架密實瀝青混合料在水穩(wěn)定性，高溫穩(wěn)定性、摩擦系數(shù)和構(gòu)造深度等方面表現(xiàn)出優(yōu)于密級配瀝青混合料的性能，低溫抗裂性和密級配瀝青混合料基本相當(dāng)；4）凍融劈裂強度試驗?zāi)茌^好的模擬路面實際受力極限狀態(tài)，是一種能較好的反映瀝青混合料抵抗水損害能力的試驗方法?！?/p>

參考文獻：

1、沈金安·瀝青及瀝青混和料路用性能[M]·人民交通出版社, 2001.5