級配變化對瀝青混合料高溫性能影響的研究

李宏鈺

摘要：隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展與進步，瀝青路面施工技術(shù)為 我國公路工程的發(fā)展帶來了極大的推動作用。在瀝青混合料中，礦料通常情況下占混合料總質(zhì)量比重要大于90%，它在瀝青混合料中的作用非常大，對于級配選擇在混合料中的作用影響很大。本文通過分析瀝青路面出現(xiàn)車轍損壞原因的影響因素，從級配選擇方面探討改善路面使用性能的途徑和方法。

關(guān)鍵詞：道路工程；級配；路用性能；影響

中圖分類號：TU903 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-3178（2018）20-0428-01

瀝青路面使用1年后平整度變化的非?？?，有的使用還沒多久路面就出現(xiàn)車轍，有的使用幾年就得把罩面再修一遍，使用性能沒有提高，反而逐漸降低，與設(shè)計要求不一致。這就要求我們?yōu)楸苊饣蜓泳徛访嫫茐?，提高路面使用性能提出合理的措施。尤其是在市?nèi)道路建設(shè)中，由于受交通壓力的局限，瀝青路面的早期破壞問題越來越明顯。對道路的使用壽命和性能造成了不小的負(fù)面影響，不僅給公路工程建設(shè)造成直接的經(jīng)濟損失，而且在社會上的影響也不好。雖然涉及到公路設(shè)計、重載車輛作用等問題，但大多數(shù)問題的根本原因要追究路面施工工藝和混合料級配選擇。本文針對瀝青混合料的級配對路用性能的影響做進一步的分析。

1 級配選擇

在《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）要求的AC?13型瀝青混合料級配范圍的基礎(chǔ)上，按照2.36mm篩的通過率選擇粗、中、細(xì)3個級配作為研究對象，粗、中、細(xì)級配設(shè)計結(jié)果見表1，級配曲線如圖1所示。

三種級配均符合技術(shù)要求范圍，分別靠近上限、中值、下限。

2 馬歇爾試驗

粗中細(xì)三種配合比在油石比同為為4.8%的條件下，分別制作馬歇爾試件，雙面擊實75次，測定各試件體積相對密度和各項體系指標(biāo)。試驗結(jié)果如表2。

從表1表2數(shù)據(jù)可以看出，大顆粒礦料的變化的同時，細(xì)集料比例也隨之變化，在級配中細(xì)集料比例越大，空隙率減小，反之增大，雖然從表中數(shù)據(jù)變化不大，但一定要重視其對混合料性質(zhì)所起的作用。比如礦粉在混合料中主要是用來吸收游離瀝青和減薄瀝青膜厚度的，如果礦粉太多，那么其比表面積就會非常大、吸收的瀝青也會更多，這樣相同瀝青含量下對礦料就不能很好的吸附，混合料強度也會降低；當(dāng)相應(yīng)增加瀝青用量、礦粉含量時，就會增加游離瀝青，瀝青流變惡化，變得不夠穩(wěn)定，夏天時出現(xiàn)泛油的情況較多。

3 高溫試驗

采用瀝青混合料拌和機，控制混合料拌和溫度控制在160±5℃，添加順序依次為粗集料、細(xì)集料、基質(zhì)瀝青，干拌10S，濕拌60S。拌和粗、中、細(xì)三組AC-13瀝青混合料進行成型試驗。

成型碾壓次數(shù)對瀝青混合料來說相當(dāng)重要，粗細(xì)級配在達到馬歇爾標(biāo)準(zhǔn)密度所需碾壓次數(shù)并不一致，細(xì)級配較粗級配更容易碾壓密實，為了此次試驗研究條件的一致性，采用2/20次成型工藝。

從表3可以看出，粗級配瀝青混合料的高溫性能明顯優(yōu)于其他兩種級配。

4 水穩(wěn)性試驗

密實的瀝青混凝土材料，由于生產(chǎn)過程中各方面因素引起的材料不均勻性，使得早期的瀝青路面出現(xiàn)大量的水損壞。此次研究采用馬歇爾穩(wěn)定度指標(biāo)評價透水瀝青混凝土的抗水損害能力。對三組不同瀝青用量的馬歇爾試件進行測試，然后計算殘留穩(wěn)定度，檢驗透水瀝青混合料受水損害時抵抗剝落的能力。具體數(shù)據(jù)見表4。從上表可以看出，三種級配抗水損性能均滿足技術(shù)要求，且細(xì)級配要優(yōu)于粗級配。綜合考慮瀝青混合料性能，級配應(yīng)選擇粗型。

5 級配優(yōu)化

5.1 4 75mm、2.36mm這兩檔是AC-13性瀝青混合料的關(guān)鍵檔，應(yīng)該加以控制。

5.2 混合料中，粗集料是形成空隙的關(guān)鍵，細(xì)集料是填充空隙的關(guān)鍵。對于粗集料，從1/2最大公稱尺寸的篩孔到粗細(xì)料的分界篩孔之間這檔料最易對粗集料級配發(fā)生干涉，這是影響空隙率變化的關(guān)鍵。以下說的關(guān)鍵檔都是針對粗集料來說。

5.3 對于AC-13（最大公稱粒徑為9.5mm）的級配來說，2.36mm為粗細(xì)集料的分界線；即對于關(guān)鍵檔來說，2.36mm以下不再考慮。

5.4 如9.5mm的1/2就是4.75mm，粗集料第一個關(guān)鍵檔就是4.75mm，4.75mm的1/2就是2.36mm，故2.36mm也是另外一個關(guān)鍵檔。2.36mm的1/2為1.18mm已經(jīng)是細(xì)集料了，就不再是關(guān)鍵檔了。

6 結(jié)論

綜合考慮級配對瀝青混合料高低溫及抗水損性能的影響，應(yīng)優(yōu)先選擇曲線呈“S”型的級配，不僅高溫性能優(yōu)異，而且又能兼顧低溫及抗水損性能。

參考文獻

[1]交通部公路科學(xué)研究所.JTG F40—2004公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范.人民交通出版社，2004.

[2]交通部公路科學(xué)研究所.JTG E20—2011公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程.人民交通出版社，2011.

[3]陳仲良.淺析GTM設(shè)計方法在瀝青面層施工中的應(yīng)用[J].價值工程，2011-08-08.