級配對AC—13瀝青混合料高溫性能的影響

侯國京

（保定市交通局公路管理處，河北 保定 071001）

0 引言

近年來，我國公路建設(shè)發(fā)展迅速，路面結(jié)構(gòu)大部分采用瀝青面層，瀝青路面的性能是影響路用性能的關(guān)鍵因素，而瀝青混合料中礦料部分占到混合料總重的95%左右，其級配組成是影響瀝青混合料性能的重要因素。統(tǒng)計(jì)表明，我國公路瀝青路面一般選擇AC型瀝青混凝土，而AC—13型瀝青混合料是路面常見的類型，因此研究級配對AC—13瀝青混合料高溫性能的影響對我國公路建設(shè)具有重要意義。

1 原材料的選擇及試驗(yàn)方法

1.1 試驗(yàn)材料

在瀝青混合料中起到支撐作用的是粗集料，粗集料的質(zhì)量對路面的使用性能會產(chǎn)生很大的影響。篩選出的路用粗集料外觀應(yīng)滿足規(guī)范要求，無有害雜質(zhì)，強(qiáng)度和耐磨性也應(yīng)達(dá)到要求。同時(shí)粗集料要易于形成骨架嵌擠結(jié)構(gòu)，所以要求顆粒應(yīng)富有較好棱角。本文所選用的粗集料來自唐山遵化地區(qū)，經(jīng)試驗(yàn)測得的粗集料性能指標(biāo)如表1所示。

表1 粗集料主要技術(shù)指標(biāo)

細(xì)集料應(yīng)具有一定的顆粒級配，無有害雜質(zhì)，顆粒形狀應(yīng)呈立方形，且富有棱角。棱角性對于確保瀝青混合料較高的內(nèi)摩阻力和抗車轍性能至關(guān)重要，因此從細(xì)集料的棱角性考慮，最好選用機(jī)制砂。機(jī)制砂采用專用的制砂機(jī)制造，生產(chǎn)時(shí)選取優(yōu)質(zhì)的石料生產(chǎn)。細(xì)集料的主要性能指標(biāo)如表2所示。

表2 細(xì)集料主要性能指標(biāo)

集料要依靠瀝青的黏結(jié)作用聚集在一起，在整體結(jié)構(gòu)上形成一定強(qiáng)度，因此瀝青的性能對瀝青混合料路用性能會產(chǎn)生很大影響。我國對SBS改性瀝青進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究，其中的多項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于普通路用瀝青，能顯著的延長路面使用壽命，提高行車的安全性。大量的工程實(shí)踐也證明SBS改性瀝青混合料的高溫性能優(yōu)于普通瀝青混合料。本文采用殼牌SBS改性瀝青，其主要性能指標(biāo)見表3。

表3 SBS改性瀝青主要性能指標(biāo)

1.2 試驗(yàn)方法

混合料高溫性能的試驗(yàn)研究及評價(jià)指標(biāo)的選取是瀝青混合料設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前瀝青混合料高溫穩(wěn)定性能的試驗(yàn)方法主要有：單軸高溫蠕變試驗(yàn)（無側(cè)限）、車轍試驗(yàn)、SHRP－Superpave設(shè)計(jì)中評價(jià)瀝青混合料高溫性能的體積指標(biāo)試驗(yàn)，即最大旋轉(zhuǎn)壓實(shí)次數(shù)下的殘余空隙率。

在車轍試驗(yàn)過程中，板狀瀝青混合料試件上輪轍的產(chǎn)生與發(fā)展都與實(shí)際瀝青路面車轍的產(chǎn)生與發(fā)展十分相似，大量的調(diào)查也表明，車轍試驗(yàn)動穩(wěn)定度與實(shí)際路面的車轍相關(guān)性很好，考慮到車轍試驗(yàn)有較好的可操作性，最終選擇車轍試驗(yàn)為本次研究的主要方法。

2 級配選擇

對AC—13不同級配的改性瀝青混合料按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》進(jìn)行車轍試驗(yàn)，研究不同礦料級配對AC—13瀝青混合料高溫性能的影響，級配組成見表4，合成的級配曲線見圖1。

表4 級配組成

圖1 級配曲線圖

由表4、圖1可知：

a）A類級配對照中值級配，在其基礎(chǔ)上減少9.5mm以上的含量相應(yīng)的增加4.75mm的含量，細(xì)集料含量較多，級配曲線靠近上限級配；

b）B類級配對照中值級配，在其基礎(chǔ)上9.5mm及其以上粗集料的含量，礦粉用量減少，級配曲線靠近下線級配；

c）C類級配參照A、B類級配進(jìn)行調(diào)整，適當(dāng)增加礦粉用量，使其級配骨架密實(shí)。

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

通過馬歇爾試驗(yàn)確定A、B、C類級配最佳瀝青用量分別為4.4%，4.2%、4.3%。采用車轍試驗(yàn)輪碾成型機(jī)成型車轍試件：300mm×300mm×50mm，在60℃、軸載0.7MPa條件下進(jìn)行車轍試驗(yàn)。經(jīng)車轍試驗(yàn)得到的不同級配下的動穩(wěn)定度如表5所示。

表5 AC—13不同級配的動穩(wěn)定度

由上面的試驗(yàn)結(jié)果可知：

a）B級配相比A級配其動穩(wěn)定提高了53%，B級配粗集料含量多于A級配，相比之下表明較粗的級配高溫穩(wěn)定性較好，說明適當(dāng)?shù)奶岣呋旌狭现写旨嫌昧?，對改善瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性有利；

b）C級配相比B級配的動穩(wěn)定度增加了11%，這是因?yàn)镃級配相比B級配屬于骨架密實(shí)型，其高溫穩(wěn)定性較好。

因此，在進(jìn)行瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)時(shí)，為提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，應(yīng)采用骨架密實(shí)型瀝青混合料。

4 結(jié)語

本文對AC—13三種不同級配的瀝青混合料進(jìn)行了車轍試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明在三種級配組成中骨架密實(shí)型瀝青混合料動穩(wěn)定度最高，其高溫穩(wěn)定性最好。在進(jìn)行AC—13瀝青混凝土級配設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用骨架密實(shí)型結(jié)構(gòu)。

[1]JTG E20—2011，公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程[S].

[2]沈金安.瀝青與瀝青混合料路用性能[M].北京：人民交通出版社，2001.

[3]黃曉明，吳少鵬，趙永利.瀝青與瀝青混合料[M].南京：東南大學(xué)出版社，2002.

[4]呂大偉，孫大權(quán).瀝青混合料設(shè)計(jì)手冊[M].北京：人民交通出版社，2007.