王志剛,艾振喜

摘 要：空隙率和礦料間隙率是瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)的兩個(gè)重要參數(shù)，其影響因素多而復(fù)雜，實(shí)際工程中也較難把握。設(shè)計(jì)了三種集料、五個(gè)瀝青用量和三種級(jí)配進(jìn)行交叉試驗(yàn)，對(duì)密級(jí)配瀝青混合料空隙率和礦料間隙率的影響因素進(jìn)行研究分析，分析發(fā)現(xiàn)，礦料有效相對(duì)密度和吸水率對(duì)空隙率和礦料間隙率的影響比級(jí)配更為顯著，在密集配瀝青混合料級(jí)配組成設(shè)計(jì)時(shí)要優(yōu)先考慮礦料合成有效相對(duì)密度和吸水率，并和最大密度線結(jié)合起來(lái)考慮，會(huì)獲得更好的空隙率及礦料間隙率控制效果。

關(guān)鍵詞：瀝青混合料;體積參數(shù);空隙率;礦料間隙率;影響因素

0 引言

瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)是瀝青路面的核心技術(shù)，一個(gè)好的配合比設(shè)計(jì)應(yīng)該具有良好的使用性能，施工操作性好及變異性小、容易壓實(shí)，尤其是經(jīng)得起實(shí)踐考驗(yàn)，確保瀝青路面不產(chǎn)生損壞。瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)涉及到的主要體積參數(shù)有試件毛體積相對(duì)密度γf、最大理論相對(duì)密度γt、空隙率VV、礦料間隙率VMA、瀝青飽和度VA、粉膠比FB，其中空隙率、礦料間隙率、瀝青飽和度、粉膠比這些體積參數(shù)，規(guī)范[1]均給出了范圍或規(guī)定值。但是，體積參數(shù)因受各種因

素影響，在實(shí)際配合比設(shè)計(jì)中會(huì)出現(xiàn)好多問題，經(jīng)常會(huì)有一些參數(shù)不滿足規(guī)范要求，雖經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)，也不盡人意，突出表現(xiàn)在空隙率和礦料間隙率這兩個(gè)體積參數(shù)。新疆哈密某二級(jí)公路項(xiàng)目瀝青面層碎石選用的是英安巖和凝灰?guī)r，在進(jìn)行集料指標(biāo)檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)，這兩種集料吸水率遠(yuǎn)大于石灰?guī)r，項(xiàng)目根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)采用的級(jí)配和油石比進(jìn)行AC-25C瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)，空隙率、礦料間隙率和飽和度均不能滿足規(guī)范要求。鑒于這種情況，項(xiàng)目對(duì)英安巖、凝灰?guī)r和石灰?guī)r三種巖性的集料采用五個(gè)瀝青用量和三種級(jí)配進(jìn)行了交叉試驗(yàn)，對(duì)密級(jí)配瀝青混合料空隙率和礦料間隙率的影響因素進(jìn)行了分析總結(jié)，以指導(dǎo)類似工程瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)。

1 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

1.1 材料

（1）集料：選取三種不同密度的集料，石灰?guī)r、英安巖及凝灰?guī)r;（2）瀝青：采用同廠生產(chǎn)同一批的70號(hào)A級(jí)瀝青;（3）礦粉：同廠生產(chǎn)的同一批礦粉。

1.2 級(jí)配

新疆AC-25C型粗、中、細(xì)三種級(jí)配進(jìn)行級(jí)配組成設(shè)計(jì)。

1.3 瀝青用量

選取3.0、3.5、4.0、4.5、5五個(gè)油石比分別就各種集料按照三個(gè)級(jí)配配置AC-25瀝青混合料進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

匯總馬歇爾試驗(yàn)體積參數(shù)，運(yùn)用圖表工具和回歸分析等方法對(duì)空隙率和礦料間隙率兩個(gè)體積參數(shù)的影響因素合成集料有效密度γse、合成礦料吸水率wx、級(jí)配、油石比進(jìn)行分析，并對(duì)影響因素的影響程度排序。

1.5 總結(jié)

對(duì)分析的結(jié)果進(jìn)行總結(jié)，以指導(dǎo)類似工程瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)。

2 試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)及分析

2.1 集料密度及吸水率

根據(jù)集料試驗(yàn)規(guī)程[2]對(duì)不同巖性集料進(jìn)行密度和吸水率測(cè)試，粗集料采用網(wǎng)籃法，細(xì)集料采用塌落筒法，試驗(yàn)結(jié)果見表1。

2.2 級(jí)配

根據(jù)《新疆公路瀝青路面設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)》[3]中AC-25級(jí)配范圍規(guī)定，選取粗、中、細(xì)三種級(jí)配進(jìn)行級(jí)配組成設(shè)計(jì)，三種級(jí)配見表2。

2.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.3.1 空隙率影響因素分析

瀝青用量對(duì)空隙率的影響最為顯著，三種巖性混合料的空隙率均隨著油石比的增加而減小，吸水率較小的石灰?guī)r的空隙率變化基本呈線性遞減，而吸水率最大的凝灰?guī)r的空隙率雖然呈遞減趨勢(shì)，但并不是線性的，吸水率居中的英安巖的空隙率雖然在線性和非線性之間，但基本接近線性，英安巖和凝灰?guī)r在油石比達(dá)到4%以后空隙率減小幅度降低。在瀝青用量相同的情況下，石灰?guī)r、英安巖、凝灰?guī)r混合料的空隙率呈遞增趨勢(shì)。石灰?guī)r、英安巖和凝灰?guī)r的礦料合成有效密度是逐漸降低的，所以可以認(rèn)為，在瀝青用量相同的前提下，混合料空隙率隨著礦料合成有效密度的降低而增加，而且礦料合成有效密度對(duì)空隙率的影響要大于級(jí)配對(duì)空隙率的影響。

綜合以上分析，瀝青混合料空隙率的主要影響因素為瀝青用量、礦料合成有效密度和級(jí)配，三個(gè)影響因素從大到小排序?yàn)闉r青用量、礦料合成有效密度和級(jí)配。

因此，我們?cè)诩?jí)配組成設(shè)計(jì)時(shí)要充分利用這個(gè)規(guī)律，對(duì)于合成礦料有效相對(duì)密度小吸水率大的集料，級(jí)配組成設(shè)計(jì)可以適當(dāng)靠近最大密度線。反之，則適當(dāng)遠(yuǎn)離最大密度線。同時(shí)，我們要注意，在油膜厚度及粉膠比已滿足要求，且瀝青用量已經(jīng)達(dá)到預(yù)估值時(shí)VV仍然較大，此時(shí)就不要一味的靠增加瀝青用量來(lái)滿足VV的要求了，而是應(yīng)該考慮增加2.36 mm以下細(xì)集料的用量了，使之接近級(jí)配中值，并適當(dāng)減少2.36 mm～4.75 mm之間的用量。

2.3.2 礦料間隙率影響因素分析

規(guī)范根據(jù)設(shè)計(jì)空隙率和最大公稱粒徑規(guī)定了礦料間隙率VMA的最小值，在公稱最大粒徑相同的條件下，隨著設(shè)計(jì)空隙率的增加，VMA規(guī)定最小值也增加，在空隙率相同的條件下，隨著公稱最大粒徑的減小，VMA規(guī)定的最小值增加，因此可以推斷，VMA和空隙率和公稱最大粒徑有直接關(guān)系，在瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)中，都是針對(duì)同一公稱最大粒徑混合料進(jìn)行各種體積參數(shù)確定，所以僅針對(duì)AC-25混合料對(duì)VMA的影響因素進(jìn)行分析，因空隙率的主要影響因素是瀝青用量、集料合成有效密度和級(jí)配，所以VMA也針對(duì)這些因素進(jìn)行分析。

VMA主要的影響因素還是集料本身的性質(zhì)，如集料密度和吸水率，其對(duì)試件毛體積相對(duì)密度和礦料合成毛體積相對(duì)密度影響較大;其次就是瀝青用量和級(jí)配，一般情況，在集料和級(jí)配確定后，對(duì)于吸水率較小的集料，VMA隨瀝青用量的增加而小幅度的減小，隨后基本保持不變，對(duì)吸水率較大的集料，VMA隨瀝青用量的增加小幅度的減小，隨后小幅度的增加;在集料和瀝青用量一定的情況下，VMA隨級(jí)配變化發(fā)生小幅度變化，級(jí)配越靠近最大密度線VMA越小。

3 應(yīng)用效果

4 結(jié)語(yǔ)

（1）瀝青混合料空隙率的主要影響因素為瀝青用量、礦料合成有效密度和級(jí)配，三個(gè)影響因素從大到小排序?yàn)闉r青用量、礦料合成有效密度和級(jí)配。

（2）礦料間隙率主要的影響因素是集料本身的性質(zhì)，如集料密度和吸水率，其對(duì)試件毛體積相對(duì)密度和礦料合成毛體積相對(duì)密度影響較大;其次就是瀝青用量和級(jí)配。

（3）在進(jìn)行瀝青混合料級(jí)配組成設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮空隙率和礦料間隙率的特點(diǎn)，根據(jù)合成礦料有效密度和吸水率的大小考慮級(jí)配曲線是靠近還是遠(yuǎn)離最大密度線。

（4）在油膜厚度及粉膠比已滿足要求，且瀝青用量已經(jīng)達(dá)到預(yù)估值時(shí)VV及VMA仍然較大，此時(shí)就不要一味的靠增加瀝青用量來(lái)滿足VV和VMA的要求了，而是應(yīng)該考慮增加2.36 mm以下細(xì)集料的用量了，使之接近級(jí)配中值，并適當(dāng)減少2.36 mm～4.75 mm之間的用量。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院.JTG E42-2005，公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程[S].北京：人民交通出版社.

[3]新疆交通建設(shè)管理局新疆公路瀝青路面設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)[S].2013年01月01日.