談礦料級配對瀝青混合料滲水的影響

徐繼偉

(新疆城建材料有限責任公司，新疆烏魯木齊 830049)

0 引言

近年來，烏魯木齊市區(qū)的許多路面在通車3年～5年甚至更短的時間內就會出現(xiàn)脫粒、松散、麻面、網(wǎng)裂進而形成坑洞等大面積的水損壞，造成了巨大的經(jīng)濟損失。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因之一是瀝青混合料在水的侵蝕作用下，經(jīng)過冰雪融化，瀝青結合料與集料之間的粘結性不強、空隙率較大等等原因，這就是瀝青路面的水損害。研究表明，盡管有眾多因素導致瀝青路面的早期損壞，水依然是路面性能衰減的主要原因，瀝青混合料的滲透性嚴重影響其使用性能，所以瀝青混凝土的滲水性能越來越得到人們的重視。

1 瀝青混凝土路面滲水形式以及滲水性能的影響因素

瀝青混凝土路面的滲水形式主要有三種:

第一種是上下連通式的透水，即下滲。主要是指孔隙上下連通，水從表面的孔隙直接通過表面層進入下一級的表面層，甚至直接進入基層。這種路面的滲水在做滲水試驗時表現(xiàn)為:滲水儀底盤的周圍沒有水跡，但是液柱下降很快，說明水主要是向下滲透。這種滲水形式對路面的危害最大。

第二種是水平方向的滲水，即側滲。主要是指孔隙水平連通，或者形成U形管的形狀，此時水從表面的孔隙進入，在路面結構層里面蜿蜒行進，最后又從表面的孔隙中滲出。這種滲水在做滲水系數(shù)檢測時表現(xiàn)為:液柱下降很快，同時底盤周圍有很多水跡。水不是從滲水儀底盤處直接滲出，而是從周圍的瀝青混凝土路面滲出。這種滲水形式在比較粗糙的路面上比較常見，發(fā)生這種情況的原因主要是表面空隙率大，下部空隙率小，表面連通孔多，水從上到下流入底座后，沿著表面連通孔側滲，然后在孔的另一端流出路面。眾所周知，路面水損害主要是下滲的水造成的，側滲流出的水危害性不大，相反如果表面層能很快滲水，又不致形成水膜，對抗滑性能有很大好處。

第三種是復合式的滲水。既有上下連通式的滲水，也有水平方向的滲水。大部分的路面滲水都屬于這種情況。這種滲水形式對路面的危害也很大。

影響瀝青混凝土路面滲水系數(shù)的因素很多，歸結起來主要有以下幾個方面:

1)原材料及級配影響。

原材料質量不穩(wěn)定，會導致配合比級配變化，石料產(chǎn)地不同吸水率不一致。生產(chǎn)時中途更換不同產(chǎn)地的石料。吸水率較大的石料對瀝青的吸附量增大，會導致有效瀝青用量的減小，在相同的油石比下，空隙率會增大，從而使?jié)B水系數(shù)增大。有時為了增加抗車轍能力而增加大粒徑石料的用量，使瀝青混凝土路面空隙率增大，也會導致滲水系數(shù)增大。

2)空隙率的影響。

一般情況下是空隙率越大，滲水系數(shù)越大，但是也不是絕對關系，有些情況下，空隙率雖然較大，但是由于空隙都是閉口孔，所以滲水系數(shù)并不大。

3)施工對瀝青混凝土路面滲水性能的影響。

混合料在運輸、攤鋪和碾壓過程中出現(xiàn)離析或壓實度不足或壓實度不均勻，使瀝青混凝土空隙大于設計空隙率，或出現(xiàn)大量連通孔隙等情況，都會造成滲水性能下降。

4)結構層厚度對瀝青混凝土表面層滲水特性有重要影響。

在空隙率一致的情況下，厚度越大，表面層越不易滲水。但是，厚度越大的混合料，越不容易壓實。因此，需要綜合考慮各種因素，選取適宜的混合料厚度。合理的結構層厚度可以提高壓實效果，減少表面層的滲水，從而達到延長路面使用壽命的目的。

2 瀝青混凝土路面抗滑性能的影響因素

1)粗集料對抗滑性能的影響。

裸露于路表的粗集料對于構造深度的形成以及提供車輪與路面之間的摩擦系數(shù)都有非常重要的作用，粗集料種類不同，路面的抗滑能力也不同。粗集料的磨光值越小，摩擦擺值越大，表面摩擦阻力越大。

2)級配對抗滑性能的影響。

礦料的級配粒徑大的都有較大的構造深度和摩擦擺值，因此對瀝青混凝土同一級配類型，適當提高礦料公稱最大粒徑是可以提高抗滑性能的。

3 滲水性能與抗滑性能的矛盾性

眾所周知，一般情況下瀝青路面的滲水性能與抗滑性能是對立的。研究滲水性能就必須研究滲水性能與抗滑性能的合理關系，才能找出既能滿足滲水性能又能滿足抗滑性能要求的科學的瀝青混凝土配合比。

在使用相同產(chǎn)地、磨光值的粗集料的情況下，滲水性能與抗滑性能的矛盾性就轉化成了瀝青混凝土路面構造深度的大小。構造深度太大，抗滑性能好，但會造成瀝青混凝土路面空隙率的增大，滲水系數(shù)就會增大，從而造成瀝青混凝土抗?jié)B性能的下降。構造深度太小，滲水性能好，但會降低瀝青混凝土的抗滑性能。

4 解決瀝青混凝土路面滲水問題的技術關鍵

在盡量使用磨光值小的原材料的同時，解決既能增大瀝青混凝土路面的構造深度，又要減小空隙率，保障抗?jié)B性能，也就是它們之間矛盾性解決的技術關鍵。根據(jù)我公司原材料、產(chǎn)品的性能特點，我們從適當提高瀝青混凝土礦料公稱最大粒徑的同時，通過選用不同的細集料達到2.36 mm篩孔的通過率不同，從中優(yōu)化出的配合比既能保證抗?jié)B性能又能保證抗滑性能，以這種思路進行試驗研究。

5 具體試驗實施方案

表1 選用細集料篩分結果

表2 礦料級配合成結果

以普通AC-16C型瀝青混凝土為例，我們適當提高了瀝青混凝土礦料的公稱最大粒徑，不改變粗集料的用量，只改變細集料中0 mm～2.36 mm的用量，從而改變關鍵篩孔2.36 mm篩孔的通過率，選用不同篩分結果的細集料進行試驗(見表1)。配合比為粗集料(10 mm～20 mm)28%，粗集料(5 mm～10 mm)29%，細集料(0 mm～5 mm)36%，礦粉7%。粗集料的比例和產(chǎn)地不改變，細集料的比例也不變，只改變細集料2.36 mm篩孔以下的量，即只改變細集料中0 mm～2 mm的量，進行合成礦料級配結果見表2，根據(jù)各合成級配進行瀝青混凝土拌和成型試件，進行滲水性能、抗滑性能試驗結果見表3。

表3 滲水系數(shù)與摩擦擺值構造深度試驗結果

從各個表中得出的結論:

從表2中我們可以看出19 mm篩孔的通過率不是100%，滿足了適當提高礦料的公稱最大粒徑的要求。用3號細集料合成的級配2.36 mm篩孔接近規(guī)范要求范圍的中值。1號和2號合成級配中2.36 mm篩孔都大于規(guī)范要求范圍的中值，4號和5號合成級配中2.36 mm篩孔都小于規(guī)范要求范圍的中值。

從表3中我們可以得出1號配合比和2號配合比雖然近乎不滲水，但抗滑性能最差。3號配合比和4號配合比滲水試驗都合格，抗滑性能也很好。5號配合比雖然抗滑性能最好，但滲水系數(shù)已經(jīng)超出規(guī)范中的規(guī)定了。

從以上試驗數(shù)據(jù)可以得出，在配合比設計時解決瀝青混凝土路面滲水性能與抗滑性能的矛盾性的技術關鍵在于原材料中粗集料不變的情況下，選用2.36 mm篩孔的通過率在55%～65%之間的細集料。

6 結語

1)經(jīng)過試驗得出AC-16瀝青混合料2.36 mm篩孔的通過率在規(guī)范中值偏上線，可以有效控制瀝青混凝土的滲水性能。

并把這一經(jīng)驗應運到我公司后續(xù)所承建的工程中，通過嚴格的控制原材料細集料2.36 mm篩孔的通過率，使瀝青混合料的滲水性能在同等施工條件下更易達到規(guī)范要求。

2)研究滲水性能就必須研究滲水性能與抗滑性能的合理關系，找出了既能滿足滲水性能又能滿足抗滑性能要求的科學的瀝青混凝土配合比。

通過控制滲水性能和抗滑性能的平衡點，可以有效的延長道路使用壽命和行車安全。

［1］JTG F40-2004，公路瀝青路面施工技術規(guī)范［S］.

［2］JTJ 052-2000，公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程［S］.

［3］易軍艷，馮德成.瀝青混凝土路面表面層混合料滲水特性的試驗分析［J］.公路，2009(10):67-68.