朱慧峰，孫 強

(1.南通市交通工程質(zhì)量監(jiān)測站海門分站;2.河海大學(xué)土木與交通學(xué)院)

瀝青混合料的離析是當(dāng)前瀝青路面施工中普遍存在的現(xiàn)象，也是瀝青路面早期損壞的一個重要原因。級配離析是瀝青混合料離析的主要形式，當(dāng)級配離析發(fā)生時將使材料設(shè)計與實際施工情況嚴(yán)重脫節(jié)，離析部位的級配和油石比脫離了設(shè)計要求，導(dǎo)致路面空隙率、礦料間隙率等體積參數(shù)發(fā)生了不同程度的變化，進而導(dǎo)致路面早期損壞的發(fā)生和發(fā)展，比如粗集料集中區(qū)域水穩(wěn)定性降低，細(xì)集料集中區(qū)域抗車轍能力降低等。

1 試驗方案設(shè)計

1.1 試驗材料

本試驗采用的瀝青為泰州產(chǎn)SBS改性石油瀝青，集料產(chǎn)地為南京六合，1#、2#、3#料為玄武巖，4#料為石灰?guī)r，礦粉由鎮(zhèn)江產(chǎn)石灰石磨制而成。混合料類型采用AC-13型混合料，礦料及瀝青的各項指標(biāo)均符合規(guī)范的要求，礦料及瀝青的密度結(jié)果見表1和表2。

表1 礦料相對密度試驗結(jié)果表

表2 瀝青相對密度試驗結(jié)果表

1.2 級配的確定

當(dāng)混合料級配發(fā)生離析時，離析混合料級配曲線將偏離標(biāo)準(zhǔn)混合料級配曲線，兩條級配曲線之間所包圍面積的大小反映了2組級配組成的離析程度，該面積越大，表明級配離析程度越大。采用式(1)計算2組混合料的級配偏差值S，S可以間接地反映2組混合料級配曲線之間的面積，S值越大，表明級配離析程度越大。

式中:Pi，j為離析混合料篩孔 j的通過百分率;Pa，j為標(biāo)準(zhǔn)混合料篩孔j的通過百分率。

同濟大學(xué)李立寒教授研究確定，當(dāng)以級配偏差值S判斷級配的離析程度時，無離析、輕度離析、中度離析和嚴(yán)重離析分別為:＜10%、10% ～20%、20% ～35%和 ＞35%。根據(jù)以上判別標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計了7種級配:重度粗、中度粗、輕度粗、未離析、輕度細(xì)、中度細(xì)和重度細(xì)。具體級配見表3，級配曲線圖見圖1。

1.3 瀝青用量的確定

本試驗中各級配混合料的瀝青用量按照瀝青膜厚度相等的原則進行換算，瀝青膜厚度按照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)附錄B中的方法計算，換算后各級配混合料的油石比見表4。

表3 七種級配篩分結(jié)果

表4 不同級配混合料的集料比表面積和油石比

2 試驗結(jié)果與分析

按照設(shè)計級配和油石比成型馬歇爾試件，由于偏粗級配的試件空隙率比較大，故采用體積法測定試件的毛體積相對密度，根據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)中的規(guī)定，對于改性瀝青混合料的最大理論密度應(yīng)由計算法求得，故本試驗中試件的最大理論密度采用計算法求得，各項體積參數(shù)見表5。

表5 不同級配混合料的體積參數(shù)

為更直觀地體現(xiàn)體積參數(shù)的變化趨勢，對數(shù)值進行歸一化處理，以未離析時的體積參數(shù)值為標(biāo)準(zhǔn)歸一化處理后的數(shù)值見表6。

圖1 七種級配的級配曲線圖

表6 不同級配混合料歸一化處理后的體積參數(shù)

分析表5和表6可知，混合料的毛體積相對密度呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，在輕度細(xì)時達到最大值，重度粗時的值最小，極差為0.181，這是因為重度粗時混合料的粗細(xì)集料比例嚴(yán)重偏離設(shè)計要求，使得混合料的結(jié)構(gòu)類型由懸浮密實型變?yōu)榱斯羌軕腋⌒?，從而使混合料難以壓實，毛體積相對密度偏小，隨著離析程度的逐漸減小，混合料結(jié)構(gòu)趨于合理，毛體積相對密度逐漸增大，當(dāng)混合料過細(xì)時，瀝青用量過多，同樣使混合料難以壓實，故毛體積相對密度又出現(xiàn)減小的趨勢。

空隙率隨著混合料級配的變細(xì)越來越小，原因就是細(xì)集料多、瀝青多相比于粗集料多、瀝青少的情況更易壓實。

由于空隙率的變化直接影響到其他體積參數(shù)的變化，空隙率也是影響混合料其他性能的關(guān)鍵因素，我國《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)規(guī)定AC-13型混合料的空隙率為4%～6%，由此判斷，級配離析將對路面性能產(chǎn)生不良影響，應(yīng)予以防止。

3 結(jié)論

級配離析是瀝青路面施工過程中一個嚴(yán)重的問題。離析導(dǎo)致瀝青混合料油石比和空隙率畸變，這是導(dǎo)致混合料性能改變的內(nèi)在原因。空隙率增大時，混合料的透水性增強，水穩(wěn)定性變差;空隙率減小時，則高溫時不足以滿足瀝青體積的變化，導(dǎo)致混合料失穩(wěn)，在荷載作用下產(chǎn)生車轍?？梢姡障堵适怯绊懟旌狭闲阅艿年P(guān)鍵因素，在混合料設(shè)計及施工過程中應(yīng)重點控制。

[1]叢林，鄭曉光，郭忠印.施工離析對瀝青混合料性能的影響分析[J］. 同濟大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2007，(4):477-480.

[2]麻旭榮，李立寒.瀝青混合料級配離析判別指標(biāo)的探討[J］.公路交通科技，2006，(2):48-51.

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