關鍵篩孔通過率對冷拌瀝青混合料體積指標的影響

許 飛

蘇交科集團股份有限公司

1 引言

國外在20世紀二、三十年代開始研究冷拌瀝青混合料，瀝青膠結料采用稀釋瀝青或乳化瀝青，主要應用在瀝青路面的基層或面層，進行病害的修補和路面鋪筑。國內(nèi)研究及應用相對較晚，雖然近年來開展的研究較多，但基本局限于養(yǎng)護工程小范圍的病害修補，尚未有較大面積的新建工程實例。目前，冷拌瀝青混合料和熱拌瀝青混合料配合比設計大多采用馬歇爾設計或Superpave設計方法，不管哪種設計方法，都是通過體積指標來確定最佳級配和最佳瀝青用量的，體積指標是冷拌瀝青混合料配合比設計的重要內(nèi)容之一，同時可以初步判斷冷拌瀝青混合料的使用性能。冷拌瀝青混合料的體積指標主要包括空隙率、礦料間隙率和瀝青飽和度，這些體積指標直接影響到冷拌瀝青混合料的使用性能，包括水穩(wěn)定性、低溫抗裂性、高溫穩(wěn)定性等。本文依托江蘇省S226干線公路工程為依據(jù)，分析研究不同的集料級配對冷拌瀝青混合料體積指標的影響。

2 級配對冷拌瀝青混合料體積指標的影響

2.1 試驗材料與試驗方法

2.1.1 試驗材料

膠結料選擇改性乳化瀝青；礦料選擇石灰?guī)r集料和石灰?guī)r礦粉；固化劑是形成冷拌早期強度瀝青混合料和調(diào)整瀝青路面剛柔指標的添加劑(白色粉末狀固體)；水選用干凈的飲用自來水。

2.1.2 試驗方法

本文的試驗方法是在交通部陽離子乳化瀝青課題協(xié)作組修正馬歇爾試驗方法上進行的再修正[1]，擊實次數(shù)為雙面各75次，以下的擊實均為雙面，試件分2次擊實，首次擊實50次，經(jīng)過110℃高溫養(yǎng)生24h后再次擊實25次，常溫養(yǎng)生一天后進行馬歇爾試驗。

2.2 級配對AC型冷拌瀝青混合料體積特性的影響

不同的級配本質(zhì)是關鍵篩孔的通過率不同，通過關鍵篩孔通過率的區(qū)分，可以區(qū)分出粗粒式和細粒式，對瀝青混合料的級配設計具有一定的意義，關鍵篩孔通過率的不同對瀝青混合料的體積指標有一定的影響，通過對關鍵篩孔通過率的調(diào)整來獲取體積指標符合規(guī)范的瀝青混合料[3]。

不同體積參數(shù)對瀝青混合料性能的影響很大，特別是空隙率，空隙率過大或過小，都會對瀝青路面造成不利影響?？障堵蔬^大，瀝青混合料路面耐久性變差，容易發(fā)生水損壞，造成剝落、松散、坑槽等病害?？障堵蔬^小，混合料難以壓實且在高溫下易發(fā)生流動，造成永久變形[3]。

目前國內(nèi)尚無統(tǒng)一的乳化瀝青混合料的設計標準，本文在進行級配設計的時候，參考《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》(JTG F40-2004)中關于熱拌瀝青混合料的級配范圍進行級配調(diào)試，考慮到路面結構層混合料要有足夠的強度，因此混合料需要有一定的骨架結構選擇粗型級配進行調(diào)試，以2.36mm(規(guī)范上下限[24，50])篩孔的質(zhì)量通過率為級配控制點[2]，根據(jù)篩分結果設計并采用粗、中、細三個不同的級配(級配1、級配2、級配3)，2.36mm通過率分別為23.1%，27.2%，31.5%，為了試驗結果的準確性，根據(jù)試驗及工程經(jīng)驗本文又設計一個“細型級配”用于比對，2.36mm通過率為42.8%，參照交通部乳化瀝青課題組乳液經(jīng)驗公式[1]，計算得出采用5.6%油石比，根據(jù)文獻和工程經(jīng)驗選取摻量集料質(zhì)量3%的固化劑和2.0%的用水量進行馬歇爾擊實試驗。

馬歇爾試驗后進行孔隙率、礦料間隙率、飽和度和穩(wěn)定度的計算和檢測，級配1孔隙率為9.0%，礦料間隙率為18.8%，瀝青飽和度為52.4%，穩(wěn)定度為6.20；級配2孔隙率為7.8%，礦料間隙率為17.9%，瀝青飽和度為56.3%，穩(wěn)定度為7.30；級配3孔隙率為9.1%，礦料間隙率為19.1%，瀝青飽和度為52.5%，穩(wěn)定度為6.23；細型級配孔隙率為10.7%，礦料間隙率為21.0%，飽和度為48.8%，穩(wěn)定度為5.54。根據(jù)試驗結果可以得出：

(1)細型級配混合料空隙率大、穩(wěn)定度低，因為沒有足夠的骨架形成內(nèi)摩阻力，細集料多用水量大，在相同養(yǎng)護時間里，水分散失不完全，因此細型級配混合料空隙率大穩(wěn)定度低，從而影響路面的使用性能。

(2)級配2相比于其他級配都具有較好的體積指標，級配2的空隙率為7.8%，礦料間隙率為17.9%，瀝青飽和度為56.3%。

(3)空隙率及礦料間隙率隨著2.36mm通過率的增大先減小后增大，因此在級配范圍內(nèi)2.36mm通過率的控制不能過小和過大，否則得不到合適的體積指標。

(4)從馬歇爾試驗結果來看，采用調(diào)整2.36mm通過率的方法來控制混合料體積指標是可行的。

3 結語

對于冷拌瀝青混合料來說，根據(jù)使用要求和環(huán)境特點，按照本文采用的技術指標選擇適宜的乳化瀝青、礦料和固化劑，同時對集料、乳化瀝青用量和空隙率進行均衡、合理的搭配是設計瀝青混合料的主要任務。

本文采用的馬歇爾試驗方法是根據(jù)對以往經(jīng)驗進行了適當?shù)男拚?，可較好的模擬施工條件，試驗結果規(guī)律性較好，較為合理。

本文對四個具有代表性的不同級配的冷拌瀝青混合料進行了研究，發(fā)現(xiàn)混合料體積指標隨著2.36mm通過率的變化而有規(guī)律的變化，因此認為可以通過對2.36mm這一關鍵篩孔通過率的調(diào)整來控制冷拌瀝青混合料的體積指標。

針對冷拌瀝青混合料級配設計過程中過多依賴經(jīng)驗的情況，本文提出了原材料指標控制要求、試驗方法以及通過對關鍵篩孔調(diào)整進而控制體積指標的方法，從而提高了設計過程的質(zhì)量和效率，減少了試驗量，同時也為按體積設計冷拌瀝青混合料提供了理論基礎。

[1]交通部陽離子乳化瀝青課題協(xié)作組.陽離子乳化瀝青路面[M].北京：人民交通出版社，1988.

[2]JTGF40-2004 公路瀝青路面施工技術規(guī)范[S].北京：人民交通出版社.2005.

[3]級配對瀝青混合料體積特性的影響.華南理工大學學報2002.