排水性瀝青路面罩面小粒徑級(jí)配方案研究

摘要：目前國內(nèi)外排水性瀝青路面廣泛運(yùn)用PAC-13級(jí)配，但缺乏對(duì)于排水瀝青路面的薄層罩面的研究。本文提出三種小粒徑的級(jí)配形式，通過試驗(yàn)驗(yàn)證其路用性能并比較，以此得出較為合理地開級(jí)配罩面方案以供參考。

關(guān)鍵詞：排水瀝青路面；級(jí)配；薄層

引言

目前，國內(nèi)外排水性瀝青混合料的級(jí)配應(yīng)用最為成熟的是PAC-13，這種級(jí)配排水性能好，路用性能穩(wěn)定。然而，考慮到排水路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)維修，以及一些非大修情況下的養(yǎng)護(hù)，因此對(duì)于排水路面來說有必要開展更小粒徑排水性瀝青混合料的研究。因?yàn)?，通過減小粒徑能夠有效減小排水性瀝青混合料的最小攤鋪厚度，從而再節(jié)約工程造價(jià)的同時(shí)不影響排水性瀝青路面的使用效果。

針對(duì)這一問題，本文結(jié)合以往工程經(jīng)驗(yàn)，以及國內(nèi)外研究成果，提出3種小粒徑的PAC級(jí)配形式，并結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)，對(duì)其不同的路用性能進(jìn)行研究、比較，從而確定一種科學(xué)、合理的罩面級(jí)配形式。

1 罩面級(jí)配方案的確定

1.1原材料

1.1.1瀝青

瀝青材料是瀝青混合料的重要組成部分，排水性瀝青混合料由于其級(jí)配為開級(jí)配，級(jí)配中細(xì)料較少，為了確保排水性瀝青混合料的穩(wěn)定性，應(yīng)該采用高粘度瀝青作為其膠結(jié)料。

1.1.2集料

為了保證排水性材料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和表面紋理構(gòu)造，本文選用玄武巖作為排水性瀝青混合料的集料，

1.1.3填料

排水性瀝青混合料填料的礦粉必須干燥、清潔，本研究采用石灰?guī)r礦粉。

1.2級(jí)配

排水性瀝青混合料是一種開級(jí)配的瀝青混合料，其表面功能特性與空隙率有著密切的聯(lián)系，在保證空隙率的同時(shí)，也要保證表面功能的優(yōu)良特性，然而，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和耐久性卻隨著空隙率的增加而衰減。

根據(jù)相關(guān)的工程經(jīng)驗(yàn)以及參考國內(nèi)外的相關(guān)研究，確定3種不同公稱最大粒徑排水性瀝青混合料的級(jí)配中值（PAC-10、PAC-6.7、PAC-4.75）。

表1 不同公稱最大粒徑混合料目標(biāo)級(jí)配通過率（%）

篩孔尺寸（mm）

混合料類型1613.29.56.74.752.361.180.60.30.0150.075

PAC-1010010095.0—35.015.010.06.55.04.02.5

PAC-6.710010010092.536.513.011.09.07.55.53.5

PAC-4.7510010010010095.027.517.07.06.05.04.0

1.3 最佳油石比確定

排水性瀝青混合料最佳油石比的確定，不同于我國現(xiàn)行規(guī)范中的密集配所采用的方法，排水性瀝青混合料在確定其油石比時(shí)需要由如下方法確定：

首先根據(jù)相關(guān)研究的計(jì)算式來確定最初的瀝青用量，然后根據(jù)最初瀝青用量、以±0.5%、±1%變化區(qū)間的瀝青用量，進(jìn)行馬歇爾、飛散、析漏等試驗(yàn)；通過飛散試驗(yàn)確定瀝青用量下限，通過析漏試驗(yàn)確定瀝青用量上限，再綜合考慮確定瀝青的適合范圍，并參照穩(wěn)定度、流值試驗(yàn)的檢測值來確定此方案的可行性，以此確定最佳瀝青用量。

1.3.1最初瀝青用量的確定

首先根據(jù)相關(guān)研究，估算集料的表面積為[23]：

集料表面裹覆面積=0.41+0.41x+0.82y+1.64z+2.87a+6.14b+12.29c+32.77d（m2/kg）

其中：x、y、z、a、b、c、d分別表示4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm和0.075mm篩孔的通過率。

通過計(jì)算式：集料表面裹覆面積×瀝青膜厚度得到初始的瀝青用量

基于表1中的級(jí)配結(jié)果，按照上式計(jì)算得到三種不同級(jí)配的預(yù)估瀝青用量分別為4.5%、4.8%，5.0%，為了統(tǒng)一試驗(yàn)，選用4.0%，4.5%、5.0%、5.5%，6.0%五種不同的油石比統(tǒng)一對(duì)這三種級(jí)配進(jìn)行析漏、飛散及馬歇爾穩(wěn)定度等試驗(yàn)。

1.3.2馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)

馬歇爾試驗(yàn)是一種常用確定密級(jí)配瀝青混合料的最佳瀝青用量，也是道路工程中多年經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的一種試驗(yàn)方法。但對(duì)于排水性瀝青混合料來說，其級(jí)配在組成上與傳統(tǒng)級(jí)配形式不同，因此馬歇爾試驗(yàn)是工程經(jīng)驗(yàn)法上的一種評(píng)價(jià)，本文中，穩(wěn)定度及流值的結(jié)果將作為一種綜合考慮的指標(biāo)。由本文提出的三種級(jí)配的混合料試件穩(wěn)定度、流值的檢測值如下：

表2 穩(wěn)定度、流值檢測結(jié)果（PAC-10）

油石比（%）視密度（g/cm3）空隙率（%）穩(wěn)定度（kN）流值（0.1mm）

4.52.09822.05.763.04

5.02.14119.75.142.86

5.52.16518.15.592.67

6.02.12818.94.763.01

6.52.14917.45.533.73

表3 穩(wěn)定度、流值結(jié)果（PAC-6.7）

油石比（%）視密度（g/cm3）空隙率（%）穩(wěn)定度（kN）流值（0.1mm）

4.02.07822.15.123.2

4.52.10720.35.292.05

5.02.11419.44.992.89

5.52.15717.15.033.26

6.02.15516.55.313.19

表4 穩(wěn)定度、流值檢測結(jié)果（PAC-4.75）

油石比（%）視密度（g/cm3）空隙率（%）穩(wěn)定度（kN）流值（0.1mm）

4.02.07621.85.023.19

4.52.10120.26.103.03

5.02.12518.65.673.08

5.52.12617.96.224.74

6.02.14016.76.203.28

從馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果可知，若以20%空隙率為細(xì)粒式排水性瀝青混合料的目標(biāo)空隙率，則PAC-10油石比在5.1%附近較合適，PAC-6.7油石比在4.8%附近較合適，PAC-4.75油石比在4.6%附近較合適，可以作為最佳油石比的參考值。

1.3.3析漏試驗(yàn)、飛散試驗(yàn)

表5 析漏損失（%）

混合料類型

油石比（%）PAC-10PAC-6.7PAC-4.75

4.0—0.160.03

4.50.220.230.08

5.00.330.280.22

5.50.60.480.25

6.00.670.680.45

6.51.39——

表6 飛散損失（%）

混合料類型

油石比（%）PAC-10PAC-6.7PAC-4.75

4.0—15.709.62

4.513.4611.696.79

5.08.889.424.77

5.57.404.744.23

6.06.215.251.95

6.53.45——

析漏試驗(yàn)和飛散試驗(yàn)是排水性瀝青混合料設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵試驗(yàn)。

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