向文鳳，胡德勇，程華才

（1.安徽省交通控股集團(tuán)有限公司，合肥　230088；2.重慶市智翔鋪道技術(shù)工程有限公司，重慶　401336；3.安徽省高速公路試驗(yàn)檢測(cè)科研中心有限公司，合肥　230601）

礦粉對(duì)澆注式瀝青混合料性能的影響分析

向文鳳1，胡德勇2，程華才3

（1.安徽省交通控股集團(tuán)有限公司，合肥230088；2.重慶市智翔鋪道技術(shù)工程有限公司，重慶401336；3.安徽省高速公路試驗(yàn)檢測(cè)科研中心有限公司，合肥230601）

采用0.075 mm通過(guò)率（P0.075）不同的礦粉，分析P0.075對(duì)澆注式瀝青混合料流動(dòng)性、高溫性能和低溫性能的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明：礦粉P0.075對(duì)澆注式瀝青混合料的流動(dòng)性和貫入度呈2次多項(xiàng)式函數(shù)關(guān)系，與貫入度增量呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系，對(duì)低溫彎拉性能影響不顯著。施工控制過(guò)程中，礦粉P0.075應(yīng)控制在83.0%～93.3%之間。

澆注式瀝青混合料；礦粉；P0.075；流動(dòng)度；貫入度；低溫彎曲

澆注式瀝青混凝土具有“三高”特性，即油石比高、拌和溫度高、礦粉用量高，其中礦粉用量可以達(dá)到整個(gè)礦料用量的30%［1］。根據(jù)設(shè)計(jì)要求和實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，礦粉的0.075mm通過(guò)率要達(dá)到80%～100%。因此，澆注式瀝青混合料具有非常好的流動(dòng)性。采用澆注式攤捕時(shí)，一般不需碾壓，只需簡(jiǎn)單攤鋪整平即可完成施工［2］。

澆注式瀝青混合料屬于典型懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)。瀝青與礦粉形成瀝青膠漿，粗、細(xì)集料分散于瀝青膠漿中，膠漿性能對(duì)混合料性能的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他類型的瀝青混合料［3-4］。在瀝青膠漿中，不同粉膠比的礦粉比表面積、自由瀝青含量等都會(huì)對(duì)混合料性能產(chǎn)生影響［5-6］。若自由瀝青含量少，則會(huì)使礦料顆粒之間的相互干涉作用增大，內(nèi)摩阻力增大，其抵抗變形的能力增強(qiáng)；若自由瀝青多，則會(huì)導(dǎo)致混合料內(nèi)部容易產(chǎn)生相對(duì)位移，抗剪性能等減弱［7-8］。

澆注式瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)時(shí)，礦粉控制點(diǎn)主要是0.075 mm篩孔通過(guò)率（P0.075）。本文采用P0.075不同的礦粉，在相同瀝青混合料配合比（礦料級(jí)配和油石比）的基礎(chǔ)上，分析P0.075不同的礦粉對(duì)澆注式瀝青混合料性能的影響。

1　配合比設(shè)計(jì)

1.1礦料級(jí)配設(shè)計(jì)

試驗(yàn)時(shí)，粗集料和細(xì)集料都選用玄武巖，礦粉選用石灰?guī)r礦粉。根據(jù)礦料級(jí)配設(shè)計(jì)，采用P0.075為85%的礦粉進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)（礦料級(jí)配和最佳油石比）。礦料級(jí)配設(shè)計(jì)見表1。

在混合料配合比不變（不同規(guī)格集料比例、瀝青用量不變）的基礎(chǔ)上，采用 P0.075為75%、80%、90%、95%的礦粉等量替代P0.075為85%的礦粉，替代后的礦料設(shè)計(jì)級(jí)配見表2。

1.2油石比確定

試驗(yàn)時(shí)，采用聚合物復(fù)合改性瀝青作為結(jié)合料。通過(guò)配合比設(shè)計(jì)，基準(zhǔn)澆注式瀝青混合料（礦粉P0.075為85%）的最佳油石比為7.7%。聚合物改性瀝青主要性能見表3，最佳油石比下的澆注式瀝青混合料各項(xiàng)性能見表4。

表1　礦數(shù)P0.075為85%時(shí)礦料級(jí)配設(shè)計(jì)

表2　采用礦粉P0.075不同時(shí)礦料的設(shè)計(jì)級(jí)配

表3　聚合物復(fù)合改性瀝青性能試驗(yàn)結(jié)果

表4　最佳油石比下混合料性能試驗(yàn)結(jié)果

2　礦粉P0.075對(duì)澆注式瀝青混合料性能的影響

采用礦粉P0.075不同的澆注式瀝青混合料，按照J(rèn)TG E20—2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》和《公路鋼箱梁橋面鋪裝設(shè)計(jì)與施工技術(shù)指南》（交公便字［2006］271號(hào)）規(guī)定的試驗(yàn)方法成型試件，測(cè)試其流動(dòng)性、貫入度及貫入度增量、低溫彎曲應(yīng)變，分析礦粉P0.075與各項(xiàng)指標(biāo)之間的關(guān)系。礦粉P0.075與澆注式瀝青混合料流動(dòng)性、貫入度、貫入度增量和低溫彎拉應(yīng)變的關(guān)系見圖1。

澆注式瀝青混合料在拌和過(guò)程中，拌和溫度控制在220～240℃之間。拌和完成后，測(cè)試混合料不同出料溫度下的流動(dòng)性，通過(guò)流動(dòng)性與溫度的回歸曲線，計(jì)算出240℃時(shí)的流動(dòng)度。

圖1　礦粉P0.075與澆注式瀝青混合料各項(xiàng)性能的關(guān)系

澆注式瀝青混合料采用貫入度和車轍動(dòng)穩(wěn)定度來(lái)評(píng)價(jià)其高溫穩(wěn)定性。在測(cè)試完混合料流動(dòng)性后，通過(guò)制備邊長(zhǎng)為70.7 mm×70.7 mm立方體試件，進(jìn)行60℃貫入度試驗(yàn)。

從圖1可以看出，礦粉P0.075與澆注式瀝青混合料的流動(dòng)性、貫入度呈2次多項(xiàng)式函數(shù)關(guān)系，與澆注式瀝青混合料貫入度增量呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系，但與澆注式瀝青混合料低溫彎曲應(yīng)變之間的關(guān)系不顯著，且彎拉應(yīng)變值在一定數(shù)值之間均衡分布。

由試驗(yàn)結(jié)果分析可知，隨著礦粉P0.075增大，礦粉比表面積也相應(yīng)增加，拌和瀝青混合料時(shí)，其吸附的結(jié)構(gòu)瀝青也就越多，而自由瀝青則相應(yīng)減少。隨著自由瀝青減少，礦質(zhì)骨料之間的摩阻力和阻滯力會(huì)增大，從而制約了混合料內(nèi)部集料之間的滑動(dòng)或流動(dòng)，降低了澆注式瀝青混合料的流動(dòng)性。同時(shí)，結(jié)構(gòu)瀝青的增加降低了瀝青結(jié)合料的溫度敏感性，提高了澆注式瀝青混合料的內(nèi)部粘聚力。因此，澆注式瀝青混合料抵抗外界荷載、抗高溫變形能力逐漸增強(qiáng)。

澆注式瀝青混合料低溫抗裂性能受瀝青結(jié)合料的影響較小。試驗(yàn)時(shí)雖然改變了礦粉P0.075，但因?yàn)楸３譃r青結(jié)合料和油石比不變，故混合料的低溫彎拉應(yīng)變變化不大。由此可知，澆注式瀝青混合料低溫抗裂性能受瀝青結(jié)合料和油石比影響較大，對(duì)礦粉P0.075波動(dòng)不敏感。

3　礦粉P0.075的取值范圍研究

根據(jù)上述礦粉P0.075與澆注式瀝青混合料的各項(xiàng)性能之間的函數(shù)關(guān)系及《公路鋼箱梁橋面鋪裝設(shè)計(jì)與施工技術(shù)指南》（交公便字［2006］）中對(duì)澆注式瀝青混合料各項(xiàng)性能的技術(shù)要求，對(duì)澆注式瀝青混合料各項(xiàng)性能指標(biāo)值對(duì)應(yīng)的礦粉P0.075值進(jìn)行了分析，結(jié)果見表5。

表5　礦粉P0.075分析值

分析表5可知，施工過(guò)程中，要滿足澆注式瀝青混合料的各項(xiàng)性能，礦粉 P0.075的控制范圍應(yīng)在83.0%～93.3%之間。

4　結(jié)論

本文對(duì)礦粉P0.075的波動(dòng)對(duì)澆注式瀝青混合料性能的影響進(jìn)行了分析，并得出如下結(jié)論：

1）礦粉P0.075波動(dòng)對(duì)澆注式瀝青混合料的流動(dòng)性和高溫穩(wěn)定性影響顯著，對(duì)低溫抗裂性影響輕微。礦粉P0.075的提高改善了澆注式混合料的高溫穩(wěn)定性，但對(duì)澆注式瀝青混合料的流動(dòng)性會(huì)產(chǎn)生一定的不利影響。

2）實(shí)際工程中，礦粉儲(chǔ)存罐中的礦粉難以滿足一個(gè)施工日中澆注式瀝青混合料的需求量，往往需要多次調(diào)運(yùn)礦粉。但是，由于礦粉加工廠因設(shè)備、材料等原因，礦粉的粒度組成難以得到準(zhǔn)確地控制，往往其P0.075出現(xiàn)一些波動(dòng)，而這些波動(dòng)對(duì)澆注式瀝青混合料的性能，如高溫穩(wěn)定性、流動(dòng)性等會(huì)產(chǎn)生一定的影響。因此，為保證澆注式瀝青混合料性能穩(wěn)定，建議礦粉P0.075應(yīng)控制在83.0% ～93.3%范圍內(nèi)。

［1］吳文軍，張華，錢覺時(shí).澆注式瀝青混合料應(yīng)用現(xiàn)狀綜述［J］.公路交通技術(shù)，2009（6）：54-56.

［2］樊葉華，黃衛(wèi)，王敬民，等.鋼橋面澆注式瀝青混合料鋪裝路用性能分析［J］.公路交通科技，2007 （4）：24-26.

［3］陳驍，楊平，鄭健龍，等.基于粘溫特性的瀝青混合料施工溫度指標(biāo)［J］.長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012，32（2）：45-51.

［4］ DALLAS N LITTLE，J CLAI NE PETERSEN.Unique Effects of Hydrated Lime Filler on the Performance Relate Properties of Asphalt Cement：Physical and Chemical Interaction Revisited［J］.Jounal of Materials in Civil Engineering，2005，17（2）：207-218.

［5］王捷，龔涌峰.粉膠比對(duì)瀝青膠漿和瀝青混合料性能的影響［J］.長(zhǎng)沙交通學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，20（4）：73-77.

［6］李平，張爭(zhēng)奇，王秉綱，等.瀝青膠漿粘度特性研究［J］.交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào)，2008，8（2）：49-52.

［7］張爭(zhēng)奇，王永財(cái).瀝青膠漿對(duì)瀝青混合料高低溫性能的影響［J］.長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006，26（2）：1-5.

［8］吳文軍，呂春飛，黃磊，等.粉膠比對(duì)澆注式瀝青膠漿高低溫性能的影響［J］.公路交通技術(shù)，2011 （1）：37-39.

Analysis on Influence to Performance of Pouring Asphalt Mixture by Mineral Powder

XIANG Wenfeng1，HU Deyong2，CHENG Huacai3

This paper adopts different pass rate 0.075 mm（P0.075）mineral powder，to analyze the rules of P0.075＇s influence to fluidity，high/low temperature performance of pouring asphalt mixture.Study results show：Mineral powder P0.075has a 2 degree polynomial function relation with the fluidity and penetration of pouring asphalt mixture.It has an exponential function relation with penetration increment and has little influence to low temperature flexural performance.During construction control，the proportion of mineral powder P0.075 shall be controlled within 83.0%～93.3%.

pouring asphalt mixture；mineral powder；P0.075；fluidity；penetration；low temperature flexural performance

1009-6477（2016）04-0022-04

U414

A

10.13607/j.cnki.gljt.2016.04.005

交通運(yùn)輸部企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目（2013315740040）

2016-03-18

向文鳳（1983-），男，重慶市人，碩士，工程師。