級(jí)配變化對(duì)SMA混合料抗車轍性能的影響

趙艷強(qiáng)

（中交一局海外公司）

級(jí)配變化對(duì)SMA混合料抗車轍性能的影響

趙艷強(qiáng)

（中交一局海外公司）

本文分析了SMA-16的級(jí)配變化對(duì)瀝青混合料抗車轍性能的影響，同時(shí)也研究了級(jí)配變化對(duì)瀝青混合料體積參數(shù)的影響，通過本次研究，主要得出以下結(jié)論：級(jí)配范圍變化對(duì)混合料的體積參數(shù)和抗車轍性能均有不同程度的影響，為了混合料具有良好的抗車轍能力，應(yīng)該選擇適當(dāng)?shù)拇?、?xì)集料含量。

道路工程：瀝青路面：SMA；車轍

1 前言

瀝青瑪蹄脂碎石混合料即SMA是一種由瀝青瑪蹄脂膠漿填充于碎石骨架空隙而形成的骨架嵌擠密實(shí)型結(jié)構(gòu)瀝青混合料，其具有骨架嵌擠性強(qiáng),集料表面裹附瀝青膜較厚，瀝青混合料的空隙較小，同時(shí)鋪筑的瀝青路面表面粗糙。SMA混合料的礦料級(jí)配具有明顯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，表現(xiàn)為混合料的粗骨料多，礦粉多，瀝青含量大，而細(xì)集料的用量較少。其級(jí)配屬于間斷級(jí)配類型，粗集料構(gòu)成了了骨架結(jié)構(gòu)，而后填充粗集料骨架空間的是由瀝青、礦粉及細(xì)集料形成的瀝青瑪蹄脂膠漿，而膠漿的填充效果使得SMA構(gòu)成了骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)。

SMA瀝青路面的抗車轍性能、抗滑性能較好，目前在國內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用和研究，但目前對(duì)SMA的研究主要針對(duì)瀝青混合料的設(shè)計(jì)和施工方面，但針對(duì)其最主要的抗車轍性能研究稍顯不足，特別是對(duì)混合料級(jí)配對(duì)高溫車轍性能的影響研究不夠深入?；诖?，本文通過選擇三種不同的級(jí)配，研究級(jí)配變化對(duì)SMA抗車轍性能的影響。

2 原材料及級(jí)配設(shè)計(jì)

2.1 原材料

由于SMA對(duì)瀝青的要求較高，本次試驗(yàn)研究中，采用的AH-90瀝青;粗集料為玄武巖性質(zhì)的礦料，細(xì)集料也采用玄武巖性質(zhì)的石屑。材料的性質(zhì)均滿足我國現(xiàn)行規(guī)范的要求。同時(shí)考慮SMA對(duì)抗車轍性能具有特殊的要求，本次研究中，結(jié)合項(xiàng)目工程，摻入某型抗車轍劑，該車轍劑是一種聚合物復(fù)合型纖維材料，其能夠很好的改善集料與瀝青的粘附性，同時(shí)受熱后溶解也能起到改性瀝青的作用，本次研究中，抗車轍劑的摻量為0.4%。

2.2 級(jí)配設(shè)計(jì)

表1 級(jí)配范圍

本次研究中，根據(jù)我國現(xiàn)行的瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范推薦的級(jí)配范圍為參考依據(jù)，通過調(diào)整粗集料的通過率改變級(jí)配范圍，共選擇了三種級(jí)配進(jìn)行試驗(yàn)研究，級(jí)配曲線如表1所示。

3 級(jí)配對(duì)體積參數(shù)影響

在試驗(yàn)室內(nèi)得到三種級(jí)配的最佳瀝青含量后，按照技術(shù)規(guī)范制作馬歇爾標(biāo)準(zhǔn)試件，而后對(duì)馬歇爾試件的體積參數(shù)如瀝青混合料的空隙率（VV）、粗集料骨架空隙率(VCA)、穩(wěn)定度(MS)、流值(FL)等進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖所示。

從圖1的試驗(yàn)結(jié)果可知，級(jí)配變化對(duì)瀝青混合料的體積參數(shù)影響比較大l。由圖1(a)當(dāng)級(jí)配從JP1變化到JP3，即隨著粗集料含量的增大，瀝青混合料的空隙率及粗集料骨架間隙率均隨著增大，其中瀝青混合料的空隙率的增幅為22%,而粗集料骨架間隙率的增幅為3%。由圖1（b）可知，隨著粗集料含量的增大，瀝青混合料的穩(wěn)定度及流值均呈現(xiàn)降低趨勢，其中混合料的動(dòng)穩(wěn)定度降低了0.7Kn,降幅為10%,而流值降低了0.5mm,降幅為12%。試驗(yàn)結(jié)果表明，級(jí)配范圍變化對(duì)瀝青混合料的體積參數(shù)影響很大。

4 級(jí)配對(duì)車轍性能的影響

SMA瀝青混合料具有較為特殊的級(jí)配組成，其是粗集料通過形成骨架結(jié)構(gòu)，而后細(xì)集料、礦粉及瀝青形成瑪蹄脂填充，最終使得SMA的骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)，而基于此，SMA也具有良好的抗車轍性能，本文在分析時(shí)，為了研究級(jí)配變化對(duì)瀝青混合料抗車轍性能的影響，利用上文中三種級(jí)配范圍，考察其在各自最佳油石比時(shí)的瀝青混合料抗車轍性能，試驗(yàn)采用車轍儀進(jìn)行。試驗(yàn)結(jié)果如下如圖2所示。

圖2 級(jí)配對(duì)瀝青混合料體積參數(shù)的影響

從圖2（a）可知，對(duì)于三種不同的級(jí)配范圍，從JP1變化到JP2時(shí)，大于等于4.75mm的顆粒含量逐漸增多，表明級(jí)配變化時(shí)，大于等于4.75mm的粗集料含量增加，與此對(duì)應(yīng)的隨著粗集料含量的增加，瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度呈現(xiàn)駝峰變化，瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度在JP2時(shí)足最大，這表明隨著粗集料含量的增加，瀝青混合料的骨架結(jié)構(gòu)更趨于穩(wěn)定，此時(shí)由細(xì)集料、礦粉及瀝青形成的瑪蹄脂更好的填充骨架結(jié)構(gòu)，因此此級(jí)配得到的動(dòng)穩(wěn)定度最好，但隨著粗集料的繼續(xù)增加，一方面粗集料的骨架結(jié)構(gòu)別破壞，瀝青瑪蹄脂構(gòu)成的膠漿體系難以很好的填充，導(dǎo)致該級(jí)配下瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度又有所降低。從圖2（b）可知，在JP2時(shí)，瀝青混合料的相對(duì)變形量最低，這也從一個(gè)側(cè)面反映JP2時(shí)的級(jí)配具有良好的抗車轍性能。

這表明對(duì)于SMA-16瀝青混合料，存在合理的級(jí)配范圍，當(dāng)粗集料在適當(dāng)范圍增加時(shí)，相應(yīng)的細(xì)集料的含量會(huì)適當(dāng)減小，此時(shí)形成的骨架空隙結(jié)構(gòu)能更有利于瀝青瑪蹄脂的填充。對(duì)應(yīng)的當(dāng)粗集料含量較少，細(xì)集料含量較多時(shí)，瀝青瑪蹄脂會(huì)對(duì)粗集料的骨架結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了干涉和推擠作用，使得此時(shí)的級(jí)配并不穩(wěn)定；而那個(gè)粗集料含量持續(xù)增加，細(xì)集料持續(xù)減小時(shí)，粗集料形成的骨架結(jié)構(gòu)難以有效的被瀝青瑪蹄脂膠漿填充，這就使得骨架的密實(shí)性降低。

同時(shí)從馬歇爾穩(wěn)定度的試驗(yàn)結(jié)果可知，對(duì)于JP2，瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度最大，而相對(duì)變形量最小，即表明此級(jí)配抗車轍性能最好，但從馬歇爾的數(shù)值上卻很難反映該規(guī)律，這表明瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度可以一定程度上反映混合料的強(qiáng)度，但是卻難以有效的體現(xiàn)出瀝青混合料的抗車轍性能優(yōu)劣與否。

5 結(jié)論

本文研究了SMA的級(jí)配范圍變化對(duì)瀝青混合料車轍性能的影響，試驗(yàn)選擇了三種不同范圍的級(jí)配，首先分析了級(jí)配變化對(duì)瀝青混合料體積參數(shù)的影響，而后通過室內(nèi)試驗(yàn)研究了級(jí)配變化對(duì)瀝青混合料抗車轍性能的影響，本文主要得出以下結(jié)論：

（1）礦料級(jí)配對(duì)瀝青混合料的體積參數(shù)影響顯著，即隨著粗集料含量的增大，瀝青混合料的空隙率及粗集料骨架間隙率均隨著增大，而對(duì)應(yīng)的是瀝青混合料的穩(wěn)定度和流值均隨之降低。

（2）礦料級(jí)配對(duì)瀝青混合料的抗車轍能力影響明顯，這主要通過粗集料與細(xì)集料的比例反映出來，在級(jí)配設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該通過試驗(yàn)論證，選擇粗集料含量合適的級(jí)配范圍，即保證粗集料的含量能夠形成骨架結(jié)構(gòu)，又可以使得細(xì)集料、礦粉及瀝青形成的膠漿體系能夠有效的填充骨架孔隙，保證級(jí)配具有良好的骨架密實(shí)性。