細(xì)集料對(duì)瀝青瑪蹄脂碎石水穩(wěn)定性影響的試驗(yàn)研究

趙德鵬

(黑龍江省公路勘察設(shè)計(jì)院)

細(xì)集料對(duì)瀝青瑪蹄脂碎石水穩(wěn)定性影響的試驗(yàn)研究

趙德鵬

(黑龍江省公路勘察設(shè)計(jì)院)

細(xì)集料的類型與質(zhì)量是瀝青瑪蹄脂碎石混合料設(shè)計(jì)重要控制因素。采用凍融劈裂試驗(yàn)方法，針對(duì)機(jī)制砂、石屑與天然砂三種材料，分析了細(xì)集料類型對(duì)其水穩(wěn)定性能的影響規(guī)律，提出瀝青瑪蹄脂碎石混合料應(yīng)使用機(jī)制砂，并嚴(yán)格控制其棱角性與壓碎值。

細(xì)集料;瀝青瑪蹄脂碎石;水穩(wěn)定性

1 引言

目前我國(guó)公路路面瀝青混合料常用的細(xì)集料主要有石屑、機(jī)制砂與天然砂。其中，最常采用的石屑，由于含有較多的雜質(zhì)，針片狀顆粒較多，在重載作用下容易被壓碎，易導(dǎo)致混合料內(nèi)部出現(xiàn)微裂紋等損傷，路面易發(fā)生水損害。而天然砂，由于自身棱角性不足而被認(rèn)為易于碾壓，但因?yàn)橥瑸r青粘附性很差，也容易發(fā)生水損害。機(jī)制砂的顆粒形狀、物理特性、表面特性與力學(xué)特性都優(yōu)于前兩種材料，對(duì)瀝青瑪蹄脂碎石混合料的設(shè)計(jì)顯得更為重要。在德國(guó)ZTV Asphalt-StB94規(guī)范中規(guī)定，機(jī)制砂與天然砂的比例必須大于1∶1，即在瀝青混凝土中細(xì)集料的機(jī)制砂必須大于天然砂。雖然目前各地開始重視機(jī)制砂的應(yīng)用，但對(duì)材料的規(guī)格往往重視不足，因此選擇三種棱角性差異顯著的材料，通過(guò)細(xì)集料對(duì)瀝青混合料水穩(wěn)定性能影響的試驗(yàn)研究，分析棱角性與壓碎值兩項(xiàng)指標(biāo)，作為細(xì)集料比選的控制指標(biāo)的可行性。

2 細(xì)集料選擇與性能

選擇石灰?guī)r機(jī)制砂、玄武巖石屑與石英巖天然砂開展研究。其原材料的顆粒組成情況通過(guò)篩分的測(cè)試結(jié)果見表1。

表1 細(xì)集料主要篩孔篩分結(jié)果

為評(píng)價(jià)細(xì)集料的顆粒形狀、表面紋理以及級(jí)配特征，采用T 0344細(xì)集料棱角性試驗(yàn)(間隙率法)測(cè)試三種細(xì)集料的間隙率，其測(cè)試結(jié)果見表2。

表2 細(xì)集料間隙率測(cè)試結(jié)果

由表2可以看出無(wú)論是原材料、單檔集料，還是合成級(jí)配下的集料，三者間隙率從大到小排序均是石屑、機(jī)制砂、天然砂;其中石屑和機(jī)制砂間隙率接近，天然砂與二者相差較大。其原因在于石屑含有的扁平細(xì)長(zhǎng)顆粒在堆積過(guò)程中可能平躺或者傾斜，從而使它的下方留有較大的空隙，使測(cè)得的間隙率增大;機(jī)制砂近乎正方體，顆粒規(guī)整，顆粒間空隙均勻，同樣可以獲得大的間隙率;天然砂圓滑，接近球形，堆積時(shí)顆粒相互間易于滑動(dòng)，間隙會(huì)被最大程度的填充，因此測(cè)得的間隙率較小。

可見僅用這一項(xiàng)指標(biāo)難以有效區(qū)分石屑與天然砂，因此要進(jìn)一步測(cè)試細(xì)集料的壓碎值等物理指標(biāo)，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 細(xì)集料壓碎值、砂當(dāng)量試驗(yàn)

試驗(yàn)結(jié)果表明，機(jī)制砂壓碎值最小。

3 瀝青瑪蹄脂碎石的水穩(wěn)定性

選用的瀝青瑪蹄脂碎石混合料SMA-13，其級(jí)配見表4，采用的是90#道路石油瀝青，瀝青混合料的瀝青用量為5.5%。

表4 瀝青瑪蹄脂碎石混合料級(jí)配

瀝青混合料凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 SMA-13凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果表明，機(jī)制砂SMA的水穩(wěn)定能最好。

4 結(jié)語(yǔ)

將細(xì)集料性能與瀝青瑪蹄脂水穩(wěn)定性系統(tǒng)分析，可見機(jī)制砂作為細(xì)集料具有較高的強(qiáng)度，其中針片狀含量的顆粒較少，能夠保證混合料在碾壓與車輛荷載的作用下具有較高的強(qiáng)度與穩(wěn)定性。石屑?jí)核橹底畲?，說(shuō)表明在外界荷載作用下，容易發(fā)生壓碎、壓斷現(xiàn)象，從而可能導(dǎo)致混合料內(nèi)部產(chǎn)生損傷，進(jìn)而造成混合料強(qiáng)度與耐久性不足。

從瀝青瑪蹄脂碎石的水穩(wěn)定性與耐久性而言，應(yīng)選用機(jī)制砂，同時(shí)以棱角性與壓碎值作為細(xì)集料的控制指標(biāo)。

U416.217

C

1008-3383(2012)11-0132-01

2012-05-29