董超君，何 艷

（武漢市政工程設(shè)計研究院有限責任公司，湖北武漢 430023）

1 概述

澆注式瀝青混凝土屬于密實級配瀝青混凝土，其特點是在施工溫度條件下，瀝青混合料呈流淌狀態(tài)，一般不需要用壓路機，只需要用簡單的攤鋪整平機具即可完成施工，并能達到規(guī)定的密實度和平整度。混合料本身具有瀝青含量高、細集料含量高、礦粉含量高等“三高”特點，較多的瀝青及細集料含量使粗骨料處于懸浮狀態(tài)；與熱拌瀝青混凝土不同的是，其空隙率很小（小于1%），并且內(nèi)部空隙不相連。澆注式瀝青混凝土具有良好的防水、抗老化、抗疲勞性能以及對鋼橋面板優(yōu)秀的追從性和粘結(jié)性能，在國外應(yīng)用于橋面鋪裝已有70多年的歷史，我國的多座鋼橋的橋面鋪裝中也有所使用。詳細介紹了澆注式瀝青混凝土的配合比設(shè)計，并將其與SMA、AC進行了性能方面的對比分析。

2 配合比設(shè)計研究

2.1 原材料

（1）瀝青膠結(jié)料

澆注式瀝青混合料中瀝青含量通常高達8%，瀝青的品質(zhì)對混合料的性能有重要影響。德國通常采用B45級和B25級瀝青作為膠結(jié)料，或者摻配一定比例的天然瀝青TLA，摻配TLA比例一般為15%～35%。日本常采用AH-30#瀝青作為基質(zhì)瀝青，摻配一定比例的湖瀝青。在我國，一般采用殼牌公司生產(chǎn)的高劑量SBS改性瀝青—克裂王（Cariphalt）與多巴哥產(chǎn)特立尼達湖瀝青按一定的比例摻配，或采用針入度為20～40的瀝青摻入聚合物改性而成的改性瀝青作為膠結(jié)料。

（2）集料

集料應(yīng)選用堅硬致密、耐磨、顆粒形狀較好，并與結(jié)合料有良好的黏結(jié)性能的一級石料。另外粗集料表面應(yīng)具有粗糙的紋理，并符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）的要求。澆注式瀝青混合料中允許使用天然砂，但天然砂與機制砂的用量比不得超過2:1（質(zhì)量比）。

（3）礦粉

礦粉一般選用石灰石礦粉。澆注式瀝青混合料中礦粉用量一般在25%左右，是瀝青用量的2.5～4倍。所以礦粉的質(zhì)量在很大程度上影響著混合料的質(zhì)量。除符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）的要求外，由于澆注式瀝青混合料生產(chǎn)時溫度要求比較高，所以礦粉使用時必須加熱。

2.2 設(shè)計指標

由于澆注式瀝青混合料不同于普通瀝青混合料，所以澆注式瀝青混合料配合比設(shè)計不像普通混合料那樣采用馬歇爾設(shè)計法或Superpave配合比設(shè)計法，它主要采用劉埃爾流動度值和貫入度及貫入度增量為設(shè)計指標，輔以低溫彎曲試驗和疲勞試驗進行配合比檢驗。

劉埃爾流動度是評價混合料施工和易性的指標，它是以999.5 g的錐形重錘在240℃混合料中下降50 mm深度所需要的時間，以秒計。我國規(guī)范規(guī)定劉埃爾值范圍為3～20 s，以18 s為目標值。

貫入度是評價混合料抗變形能力的指標，它是指在40℃時，52.5 kgf作用在0.05 m2面積上，30 min內(nèi)貫入瀝青混合料的深度（0.01 mm）貫入度試件為70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm的立方體，由于我國氣候變化較大，所以我國采用60℃貫入度為設(shè)計指標。

2.3 級配的確定

澆注式瀝青混合料最大粒徑一般為13.2 mm，混合料中粗骨料含量大約為25%，細集料含量大約為50%，填料含量大約為25%。表1為我國GA-10級配范圍。

表1 GA-10級配范圍

級配的選擇可依據(jù)我國工程實踐以及國外特別是德國、日本的規(guī)范和經(jīng)驗，在級配范圍內(nèi)選出3組粗細不同級配，根據(jù)當?shù)亟?jīng)驗選擇出適宜的瀝青用量進行流動度試驗、貫入度和孔隙率試驗。選出滿足要求的級配。

2.4 初始最佳油石比的確定

將不同油石比試樣的240℃劉埃爾流動度、60℃貫入度、孔隙率試驗結(jié)果繪制在圖上，并用圓滑的曲線將數(shù)據(jù)點連接起來。根據(jù)所做的圖，求出符合技術(shù)要求的油石比。

2.5 最佳油石比的確定

將求得的初始最佳油石比增減0.5%，組成不同油石比的的三種澆注式瀝青混合料，進行車轍試驗和低溫極限彎曲試驗。根據(jù)車轍試驗和低溫彎曲試驗求出符合技術(shù)要求的油石比作為最佳油石比。

3 路用性能研究

3.1 施工和易性

施工和易性是澆注式瀝青混合料施工性能的重要指標，采用劉埃爾流動度試驗衡量，圖1為不同溫度下三種瀝青用量的澆注式瀝青混合料的流動試驗結(jié)果。

圖1 不同溫度與瀝青用量時混合料的流動度

由圖1可見，混合料的流動度受瀝青用量與試驗溫度的影響十分明顯。當瀝青用量由7.5%增加到8.5%時，澆注式瀝青混合料在240℃時的流動度由29 s較少到13 s，變化幅度達55%;當溫度由220℃增加到240℃時，瀝青用量為8.5%的混合料流動度由37 s降低至13 s，降幅達70%。因此，在實體工程中，可以通過適當?shù)脑黾訛r青用量或提高混合料的保溫溫度等措施來改善混合料的施工和易性。

3.2 高溫穩(wěn)定性

眾所周知，澆注式瀝青混合料為典型的懸浮密實結(jié)構(gòu)。表2為不同類型的瀝青混合料的車轍試驗結(jié)果，可以看出，與SMA、AC相比，澆注式瀝青混合料動穩(wěn)定度較小，60 min車轍變形較大，但仍滿足我國《公路改性瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》中的規(guī)定（大于 800次·mm-1）。

表2 不同類型瀝青混合料車轍試驗結(jié)果

試驗表明，混合瀝青中湖瀝青(TLA)的摻量由25%提高到45%時，混合料的動穩(wěn)定度由740次·mm-1提高到1 172次·mm-1，增幅達60%。如圖2所示：當混合料表面壓入12 kg·m-2預(yù)拌瀝青碎石后，澆注式瀝青混合料的動穩(wěn)定度分別增長至 1 800次·mm-1(45%TLA)與 1050次·mm-1(25%TLA)；增幅分別達53%與42%。

圖2 動穩(wěn)定度與預(yù)拌瀝青碎石灑布量的關(guān)系

由此可以得出，澆注式瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性可以通過摻加TLA或者其他方式得到明顯改善。

3.3 低溫抗裂性

澆注式瀝青混合料的低溫抗裂性能可以用低溫彎曲試驗指標來評價，表3為試驗溫度為-10℃，加載速率為50 mm/min時三種瀝青混合料低溫性能試驗結(jié)果。

表3 不同混合料低溫彎曲試驗結(jié)果（-10℃）

可以得出，無論是極限破壞強度還是最大彎拉應(yīng)變，澆注式瀝青混合料都優(yōu)于SMA和AC。而且，澆注式瀝青混合料的最大彎拉應(yīng)變值幾乎為SMA和AC的8倍。主要是因為澆注式瀝青混合料為懸浮密實結(jié)構(gòu)，并且含有較大的瀝青含量和礦粉用量，其空隙率極低，因此，大大提高了低溫時的抗拉性能和抗裂性能。

4 結(jié)論

澆注式瀝青混合料的配合比設(shè)計不同于普通瀝青混合料，設(shè)計時要嚴格控制流動度和60℃貫入度兩個指標；澆注式瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性較低，但可以采用適當?shù)姆椒▉硖岣?；澆注式瀝青混合料的低溫性能明顯優(yōu)于SMA和AC，并且與鋼板的隨從性好，因此更適合做鋼橋面的鋪裝材料。

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