劉利斌，趙 喆

（1.新疆交通建設(shè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，新疆 烏魯木齊 830016；2.蘇交科集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南京 211112）

1 工程概況

G3013線喀什至伊爾克什坦口岸公路項(xiàng)目(以下簡(jiǎn)稱“喀伊項(xiàng)目”)為國(guó)家高速公路網(wǎng)“7918”網(wǎng)中第7條橫線連云港─霍爾果斯國(guó)家高速公路的第2條聯(lián)絡(luò)線吐魯番─和田及伊爾克什坦口岸高速公路的終點(diǎn)路段。項(xiàng)目所跨區(qū)域氣候條件較為復(fù)雜：該區(qū)域夏季最高氣溫可達(dá)49.2 ℃左右，而冬季嚴(yán)寒且漫長(zhǎng)，平均最低氣溫為-15 ℃左右，極端氣溫可達(dá)-29 ℃。部分路段由于海拔較高，紫外線照射強(qiáng)烈，蒸發(fā)量大，晝夜溫差明顯。因此，嚴(yán)酷的自然環(huán)境條件對(duì)瀝青面層材料提出了更高的要求。

喀伊項(xiàng)目區(qū)域玄武巖、輝綠巖等優(yōu)良公路建筑材料較少，而礫石資源豐富，且開(kāi)采方便?？σ另?xiàng)目在高速公路瀝青中、下面層及二級(jí)公路瀝青面層中采用破碎礫石作為集料，直接節(jié)約成本9 458萬(wàn)元以上。由于礫石材料瀝青黏附性、棱角性等指標(biāo)，與碎石類集料相比較差，礫石類集料也一直被用于底基層及基層部位，瀝青面層中的應(yīng)用鮮有報(bào)道。因此，面對(duì)區(qū)域特殊的自然環(huán)境條件，本文將充分依托喀伊項(xiàng)目，在確定瀝青混合料最佳油石比的情況下，對(duì)破碎礫石類瀝青混凝土的溫度穩(wěn)定性能展開(kāi)研究，同時(shí)，將破碎礫石類瀝青混凝土與石灰?guī)r類瀝青混凝土及玄武巖類瀝青混凝土進(jìn)行了性能對(duì)比。

2 原材料各項(xiàng)指標(biāo)

本文所用原材料情況如下：粗集料為破碎礫石由施工單位自產(chǎn)料場(chǎng)生產(chǎn)，質(zhì)量較為穩(wěn)定；細(xì)集料采用機(jī)制砂；礦粉為外購(gòu)S95級(jí)礦粉；瀝青采用克拉瑪依90號(hào)A級(jí)道路石油瀝青。

為保證集料破碎面、針片狀顆粒含量等指標(biāo)滿足要求，一律采用10 cm以上的潔凈母材進(jìn)行集料生產(chǎn)，集料的主要技術(shù)指標(biāo)如表1所示，其中，在摻入0.3%(瀝青混合料質(zhì)量)的抗剝落劑后，集料瀝青黏附性普遍達(dá)到4級(jí)[1-2]。

瀝青檢測(cè)結(jié)果如表2所示。

表1 集料檢測(cè)結(jié)果

3 瀝青混凝土溫度穩(wěn)定性研究

3.1 配合比設(shè)計(jì)

喀伊項(xiàng)目瀝青下面層及中面層中采用破碎礫料作為集料，本文將主要對(duì)瀝青中面層AC-20C瀝青混凝土展開(kāi)研究。瀝青混凝土各礦料比例及級(jí)配范圍分別如表3～表5所示。從表5中可以看出，所設(shè)計(jì)瀝青混凝土各項(xiàng)指標(biāo)均能滿足規(guī)范要求。

表2 瀝青試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果

表3 生產(chǎn)配合比礦料級(jí)配

表4 混合料級(jí)配范圍

表5 混合料性能指標(biāo)

3.2 高溫穩(wěn)定性研究

瀝青混凝土的高溫穩(wěn)定性通常是指在荷載反復(fù)作用下，抵抗車轍、推移、擁包等病害的能力。當(dāng)溫度高于25 ℃時(shí)為路面高溫，此時(shí)，瀝青開(kāi)始“發(fā)軟”，瀝青混凝土內(nèi)部粘結(jié)開(kāi)始降低，路面受荷載時(shí)容易產(chǎn)生病害?？σ另?xiàng)目高速部分路段夏季高溫常達(dá)到40 ℃左右，路面溫度可接近70 ℃，所以，為研究破碎礫石類瀝青混凝土的可行性，有必要進(jìn)行瀝青混凝土的高溫穩(wěn)定性研究。本文采用周邊地區(qū)材料，特別設(shè)計(jì)了石灰?guī)r類及玄武巖類AC-20瀝青混凝土。為保證可比性，在3種瀝青混凝土各項(xiàng)體積指標(biāo)均滿足規(guī)范要求的條件下，控制混凝土空隙率均為4.2%。車轍試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。

從表6可以看出，破碎礫石類瀝青混凝土的抗車轍性能稍弱于玄武巖類瀝青混凝土，但明顯優(yōu)于石灰?guī)r類瀝青混凝土。70 ℃高溫車轍試驗(yàn)結(jié)果如表7所示?？梢钥闯?，70 ℃時(shí)，混凝土高溫穩(wěn)定性發(fā)生了明顯衰減，但破碎礫石類瀝青混凝土抗車轍性能仍要優(yōu)于石灰?guī)r類瀝青混凝土。

表6 各類混凝土車轍試驗(yàn)結(jié)果（60 ℃）

表7 高溫車轍試驗(yàn)結(jié)果（70 ℃）

3.3 低溫穩(wěn)定性研究

瀝青混凝土低溫發(fā)生開(kāi)裂也是路面的主要破壞形式之一，特別是在我國(guó)北部冬季嚴(yán)寒地區(qū)。瀝青混凝土發(fā)生開(kāi)裂的主要影響因素有瀝青混凝土本身性能、瀝青路面的結(jié)構(gòu)類型、交通荷載、運(yùn)營(yíng)時(shí)間、氣候條件等。因此，開(kāi)展對(duì)瀝青混凝土低溫性能的研究對(duì)于減少開(kāi)裂的產(chǎn)生是十分有效的[3-7]。

參照以上研究方案，課題組選取3類瀝青混凝土進(jìn)行低溫小梁彎曲對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)條件如下：試件尺寸為250 mm×30 mm×35 mm，跨徑為200 mm，試驗(yàn)溫度為（-10±0.5） ℃，速率50 mm/min。試驗(yàn)結(jié)果如表8～表10所示[8-9]。

表8 破碎礫石AC-20瀝青混凝土試驗(yàn)結(jié)果

表9 石灰?guī)r類AC-20瀝青混凝土試驗(yàn)結(jié)果

表10 玄武巖類AC-20瀝青混凝土試驗(yàn)結(jié)果

3種瀝青混凝土的抗彎拉強(qiáng)度及破壞應(yīng)變?nèi)鐖D1所示。從圖中可以看出，礫石瀝青混凝土與石灰?guī)r類瀝青混凝土的抗彎拉強(qiáng)度皆小于玄武巖類瀝青混凝土，但前者要優(yōu)于石灰?guī)r類瀝青混凝土。破壞應(yīng)變結(jié)果也表明，玄武巖類瀝青混凝土硬度最大，發(fā)生破壞時(shí)，跨中撓度最小，低溫性能最優(yōu)，而破碎礫石類瀝青混凝土次之。

圖1 抗彎拉強(qiáng)度與破壞應(yīng)變對(duì)比

4 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)各類瀝青混凝土溫度穩(wěn)定性的研究，得到如下結(jié)論：

（1）破碎礫石集料經(jīng)過(guò)試驗(yàn)檢測(cè)，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均能滿足規(guī)范要求，特別是集料的瀝青黏附性，在摻入抗剝落劑的條件下，均能夠達(dá)到4級(jí)。

（2）經(jīng)過(guò)配合比設(shè)計(jì)，破碎礫石類瀝青混凝土的各項(xiàng)體積性質(zhì)指標(biāo)也能夠滿足規(guī)范要求。

（3）破碎礫石類瀝青混凝土高溫穩(wěn)定性能稍弱于當(dāng)?shù)匦鋷r類瀝青混凝土，但要優(yōu)于石灰?guī)r類瀝青混凝土。

（4）礫石瀝青混凝土低溫性能弱于玄武巖類瀝青混凝土，但比石灰?guī)r瀝青混凝土更優(yōu)。

從以上研究結(jié)論來(lái)看，破碎礫石瀝青混凝土溫度穩(wěn)定性較好，完全能夠滿足喀伊項(xiàng)目的質(zhì)量要求，并且具有較大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，但破碎礫石瀝青混凝土的長(zhǎng)期耐久性還需要繼續(xù)進(jìn)行研究與觀測(cè)。

[1] 李健.破碎礫石路用性能研究[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2011.

[2]楊玉晶，王尚炳.破碎礫石用于瀝青路面面層的可行性研究[J].北方交通，2012（5）：31-34.

[3]張光亞. 破碎礫石與碎石瀝青混合料的路用性能對(duì)比研究[J].中華民居，2012（2）：437-438.

[4]邱穎峰，許志鴻.砂礫石瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)及路用性能研究[J]. 同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，36（10）：1324-1329.

[5]李龍華.極端環(huán)境下破碎礫石瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)[J].山西建筑，2013，39（2）：122-124.

[6]郭鵬飛，何建新，劉亮，等.采用天然礫石骨料的澆筑式瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)及性能研究[J].水資源與水工程學(xué)報(bào)，2012，23（3）： 148-150.

[7]袁中山.破碎礫石的加工特性研究[J].公路與汽運(yùn)，2012（3）：120-123.

[8]JTG F40—2004公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].

[9]JTG E20—2011公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程[S].