瀝青混合料設(shè)計(jì)的影響因素

付銀凱

摘 要：青混合料是一種復(fù)合型材料，它由瀝青、粗集料、細(xì)集料、礦粉及外摻劑組成。由這些不同質(zhì)量和數(shù)量的材料混合后形成不同的結(jié)構(gòu)，并且具有不同的力學(xué)性質(zhì)，瀝青混合料配合比組成設(shè)計(jì)是否合理.直接影響了瀝青路面的使用性能。因此，瀝青混合料設(shè)計(jì)是瀝青路面質(zhì)量管理控制的基礎(chǔ)之一。

關(guān)鍵詞：瀝青混合料；設(shè)計(jì)；影響因素

在瀝青路面中，瀝青混合料的設(shè)計(jì)配比是控制路面質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，所以在選擇材料和配比上就要格外注意，根據(jù)材料的不同結(jié)構(gòu)類型進(jìn)行分類，在配比時(shí)也要根據(jù)運(yùn)輸量、行車率的大小、是否有坡度、平曲線半徑、氣候變化和潮濕陰雨情況進(jìn)行詳細(xì)的對比分析，結(jié)合不同結(jié)構(gòu)層的作用，綜合確定。在這其中原混合料的質(zhì)量要經(jīng)過嚴(yán)格把關(guān)，瀝青混合料質(zhì)量保證的另一個(gè)重要環(huán)節(jié)就是要通過瀝青混合料組成設(shè)計(jì)優(yōu)化瀝青混合料的結(jié)構(gòu)，以確保瀝青混合料的質(zhì)量。

一、概述

瀝青混合料設(shè)計(jì)的科學(xué)性，是保證瀝青路面質(zhì)量的重要手段，因此在選擇瀝青混合料結(jié)構(gòu)層類型時(shí)，應(yīng)根據(jù)交通量大小、荷載種類、路線縱坡、平曲線半徑、氣候變化和潮濕陰雨情況等，結(jié)合不同結(jié)構(gòu)層的作用，綜合確定。在原材料質(zhì)量保證的前提下，瀝青混合料質(zhì)量保證的另一個(gè)重要環(huán)節(jié)就是要通過瀝青混合料組成設(shè)計(jì)優(yōu)化瀝青混合料的結(jié)構(gòu)，以確保瀝青混合料的質(zhì)量。配合比設(shè)計(jì)一般按目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)、生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)、生產(chǎn)配合比驗(yàn)證三階段來實(shí)施，并通過鋪筑試驗(yàn)段驗(yàn)證確定瀝青混合料的施工級配曲線范圍和最佳瀝青用量。

1、瀝青混合料級配的確定。礦料級配確定是很嚴(yán)肅的工作，根據(jù)近年來的經(jīng)驗(yàn)，路面結(jié)構(gòu)應(yīng)遵照嵌擠密實(shí)的原則，通過馬歇爾設(shè)計(jì)在滿足瀝青混合料基本體積性質(zhì)的基礎(chǔ)上，盡可能使良好級配集料最終形成緊密嵌擠骨架結(jié)構(gòu)，同時(shí)保證有足夠的裹覆瀝青所需的結(jié)構(gòu)比表面積，礦粉之間處于緊密狀態(tài)，并為礦料在瀝青之間相互作用創(chuàng)造良好條件，使瀝青混合料最大限度地發(fā)揮強(qiáng)度結(jié)構(gòu)的效應(yīng)，從而獲得最好路用性能。

2、瀝青混合料最佳瀝青用量的確定。瀝青混合料中瀝青的用量對瀝青混合料的使用性能有重要的影響。瀝青用量太大易導(dǎo)致泛油和車轍，瀝青用量太小易出現(xiàn)耐久性問題。因此，尋找一種合理的瀝青用量確定方法，確定瀝青用量適中顯得尤為關(guān)鍵。我國規(guī)范規(guī)定，瀝青混合料最佳油石比通過馬歇爾設(shè)計(jì)用OAC的方法來確定，一般OACl及OAC2的中值作為最佳瀝青用量OAC，許多情況沒有考慮氣候，交通條件，參照實(shí)踐調(diào)整OAC工作都沒有進(jìn)行，這是不完善的，應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際考慮路各項(xiàng)性能指標(biāo)重要程度綜合確定OAC。

二、瀝青混合料影響指標(biāo)的因素考慮

1、粉膠比。在確定瀝青用量時(shí)，應(yīng)檢驗(yàn)礦粉與瀝青的質(zhì)量比例，即通常所說的粉膠比。粉膠比的理論依據(jù)是礦粉不僅是填充粗細(xì)集料間隙的細(xì)小礦料，更是與瀝青組成的結(jié)合料，這種瀝青礦粉結(jié)合料是黏結(jié)填充粗細(xì)集料的黏結(jié)劑。瀝青用量首先要求礦料表面有一個(gè)適宜的瀝青膜厚度，對一定數(shù)量的礦粉，瀝青用量太多，它與礦粉的用量有一個(gè)適當(dāng)?shù)谋壤?。粉膠比太小，路面會(huì)泛油；粉膠比過大使有效的瀝青用量偏小，黏結(jié)力減弱，并導(dǎo)致瀝青混合料松散，縮短瀝青路面使用壽命。一般粉膠比控制在1～1.2為宜。

2、高溫穩(wěn)定性。瀝青混合料高溫各項(xiàng)性能指標(biāo)，在設(shè)計(jì)和施工中均應(yīng)考慮。隨著現(xiàn)代高速公路及城市快速路的渠化交通，瀝青路面在行車荷載單向反復(fù)作用下，很容易出現(xiàn)車轍、推移、擁包、搓板、泛油等破壞，但高溫穩(wěn)定性主要表現(xiàn)為車轍。車轍的影響因素主要有集料、結(jié)合料、混合料類型、荷載、環(huán)境條件等，據(jù)研究得出的經(jīng)驗(yàn)說法，瀝青結(jié)合的高溫抗車能力有60%依賴于礦料級配的嵌擠作用，瀝青結(jié)合的黏結(jié)性能有40%的貢獻(xiàn)，對不同組成的瀝青結(jié)合料，集料（尤其是生產(chǎn)嵌擠的粗集料）比例是重要因素。甘肅省的幾條高速公路大多采用密級配瀝青砼，如果集料是浮在瀝青（砂）漿中，嵌擠作用不能很好形成，瀝青將提高主要因素抗車轍性能就明顯降低，提高防車轍能力措施：集料質(zhì)量很重要，應(yīng)選用堅(jiān)硬穩(wěn)定，表面粗糙，有棱角，顆粒接近立方體的集料。選擇較粗的級配有好的抗車轍能力，但不容易控制，級配過粗導(dǎo)致無法緊密嵌擠，反而影響高溫穩(wěn)定性，且使空隙率強(qiáng)大引起水破壞。限制砂的含量，尤其是細(xì)砂用量，太大使級配容易產(chǎn)生塑性流動(dòng)，選用低標(biāo)號瀝青、改性瀝青，綜合確定最佳瀝青用量。

3、水穩(wěn)性。瀝青路面損害主要是水穩(wěn)性導(dǎo)致的水損害，瀝青路面在水或凍融循環(huán)的作用下，由于行車的動(dòng)荷載作用，進(jìn)入路面空隙的水不斷產(chǎn)生動(dòng)水壓力成真空負(fù)壓抽吸的反循環(huán)作用，水分逐漸滲入瀝青與集料的界面上，瀝青黏附性降低，逐漸喪失了黏結(jié)能力，瀝青膜從石料表面逐漸脫落（剝離），瀝青混合料掉粒松散、繼而形成路面的松散、剝落和坑槽等破壞。據(jù)相關(guān)調(diào)查試驗(yàn)表明，水分從瀝青面層中蒸發(fā)要比滲透進(jìn)去困難的多、慢的多。侵入路面結(jié)構(gòu)層中的水使結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低，瀝青與集料的黏附性下降，致使瀝青從集料表面剝落，剝落破壞包括兩種狀態(tài)，其一是自身剝落破壞，其二是在交通荷載作用下路面破壞。水穩(wěn)性破壞的作用機(jī)理。主要依據(jù)是黏附性理論，黏附指的是一種物體與另一種物體黏附時(shí)的物理作用或分子力。影響瀝青與集料之間的因素，包括瀝青與集料的表面的界面張力，瀝青與集料的化學(xué)組成，瀝青的黏性，集料的表面構(gòu)造，集料的空隙率，集料的清潔度，集料的含水量和集料與瀝青拌和時(shí)的溫度。減少水穩(wěn)性破壞的措施：選擇顆粒級配良好的集料，提高瀝青與集料的黏附性，提高集料之間的黏結(jié)力，加入適量瀝青用量1%～2%的消石灰粉代替一部分礦粉，加入胺類抗剝落劑或使用改性瀝青來提高黏結(jié)力，設(shè)計(jì)配合組成時(shí)從級配上控制空隙率降低水入侵嚴(yán)格控制降低空隙率。加強(qiáng)集料黏附力試驗(yàn)，用水煮法控制黏附力，用瀝青混合料水穩(wěn)定性試驗(yàn)（侵水馬歇爾試驗(yàn)、侵水劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)、凍融劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)、侵水車轍等）控制瀝青混合料水穩(wěn)性指標(biāo)。

4、耐久性能。瀝青砼路面的耐久性就是瀝青砼路面的抗老化及耐疲勞能力，它直接影響到瀝青路面的使用壽命，影響因素主要是材料的抗老化性能與抗老疲勞性能，以及瀝青料的抗老化及抗疲勞性能。提高瀝青的抗老化及耐疲勞措施：

選用硬度小延度好的瀝青，瀝青的種類和坡度對瀝青混合料的影響基本用它對混合料勁度作用來衡量。通過相互試驗(yàn)表明，瀝青愈軟，疲勞壽命愈長。在保證瀝青混合料拌和、攤鋪、碾壓技術(shù)性能的前提下下盡可能采用比較低的拌和溫度，并嚴(yán)格控制不得超過規(guī)范規(guī)定的拌和溫度，最好不得超過175℃.以杜絕將瀝青燒老化，增強(qiáng)瀝青混合料抗疲勞性能。

在實(shí)際生產(chǎn)中，綜合考慮各種因素的影響，對優(yōu)化瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)，保證瀝青路面的質(zhì)量具有十分重要的意義。同時(shí)，要做好瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)，首先應(yīng)保證原材料的質(zhì)量，其次要提高試驗(yàn)人員的操作技能，保證試驗(yàn)儀器精度，嚴(yán)格按試驗(yàn)規(guī)程操作，將試驗(yàn)誤差減少到最小程度，瀝青混合料質(zhì)量控制在設(shè)計(jì)施工過程中難以把握，尤其路面性能的各項(xiàng)指標(biāo)是相互制約，相互矛盾，往往顧此失彼，所在混合料設(shè)計(jì)施工過程中要周密籌劃兼顧各項(xiàng)指標(biāo)，因地制宜，解決好主要矛盾，抓住關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

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