楊保平

（山西省交通科學(xué)研究院，山西 太原 030006）

大粒徑瀝青混合料（Large-Stone Asphalt Mixes）一般是指礦料的最大粒徑在25～63 mm之間的熱拌熱鋪瀝青混合料[1]。國內(nèi)外的研究表明：與傳統(tǒng)瀝青路面使用的混合料相比，大粒徑瀝青混合料形成了較多的石—石接觸結(jié)構(gòu)，具有更大的摩擦力和嵌擠力，具有良好的抗永久變形性能和耐久性[2]。本文分別以大馬歇爾方法和旋轉(zhuǎn)壓實(shí)法對(duì)大粒徑瀝青混合料作室內(nèi)試驗(yàn)，比較其路用性能。

1 混合料設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用粗、中、細(xì)3個(gè)級(jí)配的大粒徑瀝青混合料，見表1。

表1 試驗(yàn)用瀝青碎石級(jí)配 %

1.1 大馬歇爾方法設(shè)計(jì)

采用大馬歇爾試驗(yàn)方法，雙面擊實(shí)各112次（相當(dāng)于馬歇爾標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)75次），分別按3.0%、3.5%、4.0%、4.5%的油石比成型試件，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 不同級(jí)配大馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果 %

從大馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果來看，當(dāng)采用5.5%的設(shè)計(jì)空隙率時(shí)，3種級(jí)配對(duì)應(yīng)的油石比分別為3.6%、3.7%、4.0%，不同油石比下的飽和度在45%～70%之間，隨用油量的增大而逐漸增大，礦料間隙率VMA均大于13%。

1.2 旋轉(zhuǎn)壓實(shí)體積設(shè)計(jì)法（SGC）

用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)機(jī)（SGC）按3.0%、3.5%、4.0%、4.5%油石比成型，按重交通量標(biāo)準(zhǔn)，選取設(shè)計(jì)壓實(shí)次數(shù)采用100次，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

從旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試驗(yàn)結(jié)果來看，當(dāng)采用5.5%空隙率時(shí)，3種級(jí)配所對(duì)應(yīng)的油石比分別為3.3%、3.6%、4.0%。

從試驗(yàn)結(jié)果來看：

a)當(dāng)采用大馬歇爾試驗(yàn)按5.5%空隙率確定最佳油石比，則對(duì)應(yīng)3種級(jí)配的旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試件空隙率分別為：5.5%、5.0%、4.5%，顯然在相同的空隙率下，旋轉(zhuǎn)壓實(shí)方法設(shè)計(jì)的瀝青用量普遍比大馬歇爾方法的設(shè)計(jì)瀝青用量要小一些。

表3 試驗(yàn)各級(jí)配旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試驗(yàn)結(jié)果 %

b)混合料級(jí)配越細(xì)，相同油石比下旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試件所得空隙率愈?。患?jí)配越粗，這種空隙率的差異越小。這表明當(dāng)混合料的骨架性能愈好，成型方法對(duì)體積指標(biāo)的影響愈小，當(dāng)采用較粗的級(jí)配時(shí)，大馬歇爾成型方法可以近似代替旋轉(zhuǎn)壓實(shí)成型方法。

2 力學(xué)性能試驗(yàn)

分別采用抗壓強(qiáng)度、抗壓回彈模量和劈裂強(qiáng)度對(duì)3種級(jí)配的力學(xué)性能進(jìn)行試驗(yàn)。抗壓強(qiáng)度與回彈模量試驗(yàn)采用現(xiàn)行瀝青混合料規(guī)范的單軸壓縮試驗(yàn)方法。

現(xiàn)行規(guī)范單軸壓縮試驗(yàn)采用靜壓法成型，試件尺寸采用φ100×100 mm?？紤]到LSAM粒徑較大，級(jí)配較粗，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的變異性影響較大。因此本次試驗(yàn)采用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)成型，空隙率采用設(shè)計(jì)空隙率，同時(shí)試件尺寸采用φ150×100 mm扁平試件。

表4 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果（30℃）

表5 抗壓回彈模量試驗(yàn)結(jié)果

力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果表明：

a)SGC設(shè)計(jì)的級(jí)配1、2、3中抗壓強(qiáng)度略小，抗壓回彈模量則略大。

b)根據(jù)抗壓強(qiáng)度、抗壓回彈模量試驗(yàn)可以看出，級(jí)配2、3的力學(xué)性能比級(jí)配1好。

3 高溫性能試驗(yàn)

分別采用車轍試驗(yàn)對(duì)各級(jí)配的高溫性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，瀝青混合料車轍試驗(yàn)采用尺寸為300 mm×300 mm×100 mm試件，在規(guī)定的60℃溫度進(jìn)行，輪壓為0.7 MPa。車轍試驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)果分別見表6。從表6可以看到，級(jí)配1、2、3的高溫性能都比較好；而兩種設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的混合料的高溫性能相差不大。

表6 不同級(jí)配車轍試驗(yàn)結(jié)果

4 水穩(wěn)定性試驗(yàn)

參照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20—2011），分別用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀和大馬歇爾擊實(shí)成型φ150 mm×（95±5）mm試件，控制空隙率7%±1%。將成型好的試件鉆芯并切割為φ100 mm×（63.5±2.5）mm尺寸試樣，一組在60℃水溫中恒溫半小時(shí)，用馬歇爾穩(wěn)定度儀測(cè)定其穩(wěn)定度S1；另一組在60℃水溫中恒溫48 h，測(cè)其飽水穩(wěn)定度 S2，計(jì)算殘留穩(wěn)定度 S0=（S2/S1）×100%，試驗(yàn)結(jié)果見表7。

從表7可以看出，按照浸水馬歇爾試驗(yàn)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，各級(jí)配均能滿足要求。

表7 瀝青碎石浸水馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

5 小結(jié)

根據(jù)上述旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試驗(yàn)（SGC）、大馬歇爾試驗(yàn)和路用性能試驗(yàn)，可以得出如下結(jié)論：

a)旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試驗(yàn)設(shè)計(jì)的大粒徑瀝青混合料瀝青含量相對(duì)偏低，這與100次的壓實(shí)功偏大有關(guān)。

b)旋轉(zhuǎn)壓實(shí)成型試樣的回彈模量高于大馬歇爾擊實(shí)，這表明旋轉(zhuǎn)壓實(shí)成型效果好于大馬歇爾擊實(shí)。

c)旋轉(zhuǎn)壓實(shí)成型試樣的車轍試驗(yàn)、水穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果同大馬歇爾方法接近，成型方法對(duì)于高溫性能和水穩(wěn)定性能影響不大；雖然旋轉(zhuǎn)壓實(shí)法設(shè)計(jì)的大粒徑瀝青混合料瀝青含量較低，但并未對(duì)高溫性能產(chǎn)生大的影響，這表明最佳瀝青用量是一個(gè)范圍而不是一個(gè)點(diǎn)。

綜上所述，大馬歇爾設(shè)計(jì)成型效果略遜于旋轉(zhuǎn)壓實(shí)法，但對(duì)于路用性能的影響可以忽略不計(jì)。