■肖 敏 黃禎敏卜 胤

（1.江西公路開(kāi)發(fā)總公司萬(wàn)年管理中心，上饒 335588；2.江西省交通科學(xué)研究院，南昌 330200）

濕熱地區(qū)AC-13C改性瀝青混凝土功能性級(jí)配設(shè)計(jì)

■肖 敏1黃禎敏2卜 胤2

（1.江西公路開(kāi)發(fā)總公司萬(wàn)年管理中心，上饒 335588；2.江西省交通科學(xué)研究院，南昌 330200）

為設(shè)計(jì)出滿(mǎn)足特定氣候分區(qū)的瀝青混凝土功能性級(jí)配，本文結(jié)合以往工作經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)了三種級(jí)配。從不同級(jí)配混合料馬歇爾試驗(yàn)和有關(guān)性能檢驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，AC-13C改性瀝青混凝土的路用性能受礦料級(jí)配組成影響顯著，主要表現(xiàn)為受瀝青混合料體積參數(shù)的影響。當(dāng)設(shè)計(jì)空隙率為4.3%左右時(shí)，AC-13C改性瀝青混凝土具有高溫穩(wěn)定性、抗水損害能力較優(yōu)且基本不滲水的功能，適應(yīng)了江西濕熱氣候條件下瀝青路面的使用要求。

道路工程 瀝青混凝土 級(jí)配設(shè)計(jì) 路用性能 體積參數(shù) 濕熱地區(qū)

1 引言

在高速公路取得量的飛躍的同時(shí)，質(zhì)量上存在著很大的隱患，瀝青路面普遍存在耐久性不足和早期破壞嚴(yán)重等問(wèn)題[1-2]。在熱帶雨林地區(qū)，長(zhǎng)安大學(xué)張宇以逐級(jí)填充和粒子干涉理論為依據(jù)，使混合料形成骨架密實(shí)型結(jié)構(gòu)，采用貝雷法進(jìn)行混合料的級(jí)配設(shè)計(jì)，提高混合料的高溫穩(wěn)定性和抗水損害能力[3]?？障堵蕦?duì)瀝青混合料力學(xué)性能、耐久性能影響顯著[4-5]。本文依據(jù)瀝青混凝土常用的配合比設(shè)計(jì)理論及其使用環(huán)境，并結(jié)合以往工作經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)了三種級(jí)配，對(duì)設(shè)計(jì)的瀝青混合料進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)和有關(guān)性能試驗(yàn)檢驗(yàn)，以確定江西濕熱氣候條件下AC-13C改性瀝青混凝土的適用級(jí)配，并提出合理的體積參數(shù)取值。

2 原材料

2.1 集料

本文試驗(yàn)礦料為經(jīng)瀝青拌和樓二次篩分的各熱料倉(cāng)材料組成，包括0～4mm、4～6mm、6～11mm和11～16mm等四種規(guī)格的熱料倉(cāng)材料。冷料倉(cāng)集料由輝綠巖和石灰?guī)r兩種巖性集料組成，其中輝綠巖碎石（4.75～9.5mm、9.5～ 13.2mm）產(chǎn)自江西省勝達(dá)礦業(yè)有限公司樂(lè)平分公司，石灰?guī)r集料（0～2.36mm、2.36～4.75mm）由弋陽(yáng)縣姚畈建筑用石料采石廠(chǎng)生產(chǎn)，礦粉由萬(wàn)年縣大源公路建筑材料有限公司生產(chǎn)。對(duì)各熱料倉(cāng)材料和礦粉進(jìn)行密度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

2.2 瀝青

瀝青采用江西鴻碩實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的SBS（I-D）型改性瀝青，對(duì)結(jié)合料進(jìn)行有關(guān)技術(shù)指標(biāo)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表1 各熱料倉(cāng)材料的密度試驗(yàn)結(jié)果

表2 SBS改性瀝青有關(guān)技術(shù)指標(biāo)的試驗(yàn)結(jié)果

3 試驗(yàn)級(jí)配

3.1 熱料篩分級(jí)配

對(duì)各熱料倉(cāng)材料進(jìn)行篩分試驗(yàn)，篩分試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3及圖1。

表3 各熱料倉(cāng)材料的篩分試驗(yàn)結(jié)果

圖1 瀝青拌和樓各熱料倉(cāng)材料的級(jí)配曲線(xiàn)

3.2 礦料級(jí)配

設(shè)計(jì)三種各熱料倉(cāng)材料配合比，其中1#配合比為0～4∶4～6∶6～11∶11～16∶礦粉=34∶9∶21∶33∶3，2#配合比為0～4∶ 4～6∶6～11∶11～16∶礦粉=31∶11∶24∶32∶2，3#配合比為0～4∶4～ 6∶6～11∶11～16∶礦粉=28∶13∶26∶31∶2。根據(jù)各熱料倉(cāng)材料篩分結(jié)果及其摻配比例，確定的試驗(yàn)礦料級(jí)配如表4及圖2所示。

表4 AC-13C改性瀝青混凝土試驗(yàn)級(jí)配

圖2 AC-13C改性瀝青混凝土試驗(yàn)級(jí)配曲線(xiàn)

AC-13C改性瀝青混凝土粗細(xì)集料分界篩孔為2.36mm。由表3.2和圖3.2可以看出，設(shè)計(jì)的三種級(jí)配分界篩孔通過(guò)率相差最大，其中1#級(jí)配與3#級(jí)配的分界篩孔通過(guò)率相差6.2%，但設(shè)計(jì)級(jí)配分界篩孔通過(guò)率均在要求范圍中值以下；三種設(shè)計(jì)級(jí)配的差異主要是細(xì)集料級(jí)配的差異。

4 馬歇爾試驗(yàn)

對(duì)AC-13C改性瀝青混凝土進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

由表5可以看出，受級(jí)配組成的影響，設(shè)計(jì)的1#、2#、3#改性瀝青混凝土的體積參數(shù)不同，其中1#混合料的空隙率為3.7%，偏??；2#混合料的VV、VMA、VFA在設(shè)計(jì)的三種混合料中居中。

表5 AC-13C改性瀝青混凝土的馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

5 性能檢驗(yàn)

5.1 車(chē)轍試驗(yàn)

為檢驗(yàn)不同級(jí)配AC-13C改性瀝青混凝土的高溫穩(wěn)定性，采用輪碾法成型300mm×300mm×50mm車(chē)轍板試件，并在60±1℃，0.7±0.05MPa的測(cè)試條件下進(jìn)行車(chē)轍試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。

由表6可以看出，2#級(jí)配AC-13C改性瀝青混凝土的動(dòng)穩(wěn)定度最大；1#級(jí)配AC-13C改性瀝青混凝土的動(dòng)穩(wěn)定度最小，離散性較小。這是由于1#級(jí)配細(xì)集料含量、0.075mm以下顆粒含量大，在相同成型條件下混合料易密實(shí)，且抗離析性能較好，但依靠粗集料嵌擠形成的摩擦力較??；3#級(jí)配細(xì)集料含量最少，從成型試件外觀(guān)上看，采用4.8%的石油比略為偏大，從而減小了混合料在工作溫度下的剪切抗力。

表6 不同級(jí)配AC-13C改性瀝青混凝土車(chē)轍試驗(yàn)結(jié)果

5.2 水穩(wěn)定性試驗(yàn)

（1）浸水馬歇爾試驗(yàn)

為檢驗(yàn)不同級(jí)配AC-13C改性瀝青混凝土的抗水損害能力，按照有關(guān)試驗(yàn)規(guī)程對(duì)馬歇爾試件進(jìn)行了不同試驗(yàn)條件下的馬歇爾試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 不同級(jí)配AC-13C改性瀝青混凝土的浸水馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

（2）凍融劈裂試驗(yàn)

為檢驗(yàn)AC-13改性瀝青混合料的抗水損害能力，按照有關(guān)試驗(yàn)規(guī)程對(duì)馬歇爾試件進(jìn)行了不同試驗(yàn)條件下的劈裂試驗(yàn)，凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 不同級(jí)配AC-13C改性瀝青混凝土的凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果

從表7和表8可以看出，AC-13C改性瀝青混凝土的水穩(wěn)定性受混合料體積參數(shù)影響顯著。在集料與瀝青黏附性滿(mǎn)足要求的情況下，瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂抗拉強(qiáng)度比主要受空隙率的影響，尤其受與外界連通空隙體積的影響。1#、2#級(jí)配AC-13C改性瀝青混凝土的空隙率較小，兩種級(jí)配混合料在不利季節(jié)抵抗水損害的能力較大；3#級(jí)配細(xì)集料含量較少，混合料空隙率較大，其抗水損害能力明顯減弱。

5.3 滲水試驗(yàn)

為檢驗(yàn)不同級(jí)配AC-13C改性瀝青混凝土的抗?jié)B水性能，采用輪碾法成型了3塊300mm×300mm×50mm車(chē)轍板試件，按照有關(guān)試驗(yàn)規(guī)程將車(chē)轍板試件脫模架起進(jìn)行滲水試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表9。

表9 不同級(jí)配AC-13C改性瀝青混凝土的滲水系數(shù)

從表9可以看出，在體積參數(shù)要求范圍內(nèi)，AC-13C改性瀝青混凝土的滲水系數(shù)受混合料空隙率影響顯著；雖然1#、2#級(jí)配AC-13C改性瀝青混凝土的空隙率相差0.5%，但它們的滲水系數(shù)較為接近。由于1#、2#級(jí)配混合料的設(shè)計(jì)空隙率較小，采用輪碾法成型的車(chē)轍板試件較密實(shí)，在外部壓力作用下，水不容易滲入試件；3#級(jí)配混合料中粗集料含量較大，混合料抗離析性能較弱，車(chē)轍板試件空隙率分布不均勻，混合料滲水系數(shù)增大。

6 結(jié)語(yǔ)

為設(shè)計(jì)出滿(mǎn)足特定氣候分區(qū)的瀝青混凝土功能性級(jí)配，本文結(jié)合以往工作經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)了三種級(jí)配。從不同級(jí)配混合料馬歇爾試驗(yàn)和有關(guān)性能檢驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，AC-13C改性瀝青混凝土的路用性能受礦料級(jí)配組成影響顯著，主要表現(xiàn)為受瀝青混合料體積參數(shù)的影響。當(dāng)設(shè)計(jì)空隙率為4.3%左右時(shí)，AC-13C改性瀝青混凝土具有高溫穩(wěn)定性、抗水損害能力較優(yōu)且基本不滲水的功能，適應(yīng)了江西濕熱氣候條件下瀝青路面的使用要求。此外，結(jié)合江西以往AC-13C改性瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，通常AC-13C改性瀝青混凝土的設(shè)計(jì)空隙率控制在4.0%～ 4.5%時(shí)，混合料具有良好的路用性能。

[1]王艷麗.瀝青混合料級(jí)配優(yōu)化研究[D].長(zhǎng)安大學(xué),2008.

[2]蔣錦毅.高溫多雨潮濕地區(qū)瀝青混合料級(jí)配優(yōu)化設(shè)計(jì)及技術(shù)性能研究[D].長(zhǎng)安大學(xué),2011.

[3]張宇.熱帶雨林地區(qū)瀝青混合料級(jí)配設(shè)計(jì)及路用性能研究[D].長(zhǎng)安大學(xué),2007.

[4]彭勇,孫立軍.空隙率對(duì)瀝青混合料性能影響[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)（交通科學(xué)與工程版）,2009,（05）:826-829.

[5]朱夢(mèng)良,王民,邱鑫貴.空隙率對(duì)瀝青混合料性能的影響分析[J].長(zhǎng)沙交通學(xué)院學(xué)報(bào),2005,（03）:25-31.

項(xiàng)目來(lái)源：江西省交通廳科技項(xiàng)目（編號(hào)：2015C0022）