半柔性路面材料瀝青用量研究

廣州大學土木工程學院 張琴麗 吳曠懷

廣東路翔股份有限公司 夏 娟

半柔性路面材料瀝青用量研究

廣州大學土木工程學院 張琴麗 吳曠懷

廣東路翔股份有限公司 夏 娟

半柔性路面是一種新型路面，其材料結構屬于骨架-密實結構，作為其母體的瀝青混合料則屬于骨架-空隙結構。國外對于半柔性路面的研究和應用從1954年法國成功研制“灌水泥漿開級配瀝青混凝土路面施工法”算起已有50多年歷史，國內對半柔性路面的研究尚處于起步階段，近年來也取得了大量研究成果。

一、半柔性路面材料瀝青用量的一搬確定方法

國內研究認為，由于基體瀝青混合料設計空隙率超過20%，其最終力學性能又依賴于填充的水泥膠漿，其馬歇爾試驗結果不能使用現行的瀝青路面施工技術規范標準進行判斷，半柔性路面基體瀝青混合料的最佳瀝青用量需通過肯塔堡飛散試驗和謝倫寶瀝青混合料析漏試驗確定。

確定半柔性路面基體瀝青混合料的瀝青用量的一般做法是：同一級配下變化幾種瀝青的用量，參照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》分別進行瀝青混合料肯塔堡飛散試驗和謝倫寶析漏試驗，繪制出肯塔堡質量損失與瀝青用量關系曲線以及謝倫堡析漏量與瀝青用量關系曲線。曲線拐點處得到最大（小）瀝青用量值，并在瀝青用量范圍內確定最佳瀝青用量，一般做法是取最大值與最小值的平均值。

然而，筆者在根據以上步驟進行試驗時發現，由瀝青混合料肯塔堡飛散試驗和謝倫寶析漏試驗得出的最小和最大瀝青用量的差距不大，對確定瀝青用量起不到控制作用。

二、飛散和析漏試驗結果分析

根據半柔性路面材料孔隙率大的特點，筆者選用9.5 mm和4.75mm兩檔基料為研究基礎，進行不同礦粉用量的基體瀝青混合料的肯塔堡飛散試驗和謝倫寶析漏試驗。集料和礦粉不做特殊要求，用一般工程中的常用材料即可。瀝青選用SBS改性瀝青，其性能指標如表1所示。

表1 瀝青性能指標

不同礦粉用量的基體瀝青混合料的肯塔堡飛散試驗和謝倫寶瀝青混合料析漏試驗結果如表2所示。以礦粉用量為3%的瀝青混合料肯塔堡飛散試驗和謝倫寶析漏試驗為例進行數據分析，如圖1和圖2所示。從飛散試驗結果中提取最小瀝青用量，約為4.1%；從析漏試驗結果中提取最大瀝青用量，也約為4.1%。分別對礦粉用量為4%和5%肯塔堡飛散試驗和謝倫寶瀝青混合料析漏試驗進行數據分析，結果如表3所示。

表2 飛散和析漏試驗結果

表3 瀝青用量分析結果

圖1 飛散損失量與油石比的關系

圖2 析漏值與油石比的關系

由以上實驗結果可知：瀝青混合料肯塔堡飛散試驗和謝倫寶析漏試驗所得的最大、最小瀝青用量差別很小，將其均值作為半柔性路面材料的瀝青用量，不能充分體現肯塔堡飛散試驗和謝倫寶析漏試驗在確定半柔性路面材料中的價值。且半柔性路面是在大孔隙的基體瀝青混合料中填充以水泥為主要成分的，由特殊水泥砂漿形成的兼具瀝青路面和水泥路面特點的復合式路面，其最終性能取決于基體瀝青混合料和水泥砂漿，控制基體瀝青混合料的飛散損失量對整個路面結構并不具備實質性意義。因而，筆者認為，在確定瀝青用量時，控制半柔性路面材料的剛柔度比控制基體瀝青混合料的飛散損失量更有應用價值。

設計基體瀝青混合料最佳瀝青用量的基本原則是平衡瀝青用量。要防止因瀝青用量過大、自由瀝青過多，造成施工中瀝青滴落阻塞空隙，影響水泥砂漿的灌入；另外，還要防止因瀝青用量不足，結構瀝青膜厚度不夠，造成路面結構剛度過高。

對此，筆者嘗試通過半柔性路面材料的劈裂試驗對基體瀝青混合料的瀝青用量進行研究。

三、劈裂試驗

參照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》中關于瀝青混合料劈裂試驗的相關規定，做半柔性路面材料7d劈裂試驗。試驗結果如表4所示。

表4 劈裂試驗結果

由實驗結果可知，半柔性路面材料的劈裂模量與瀝青用量具有明顯的變化規律：當油石比超過4%時，材料的勁度模量趨于穩定。若在油石比與勁度模量的關系的拐點取一個油石比，其值約為3.5%，相比由飛散試驗得到的最小瀝青用量更能反映材料的真實性能，綜合基體瀝青混合料的析漏試驗和半柔性路面材料的劈裂試驗能更合理地確定材料的瀝青用量。

四、結論與建議

半柔性路面材料作為一種新型路面材料，對其各方面指標的評價都處于摸索階段。本文，筆者通過對半柔性路面材料合理瀝青用量確定的研究認為，通過析漏試驗和劈裂試驗確定瀝青用量，既可使控制基體瀝青混合料的自由瀝青不至過多，也可保證材料的瀝青膜厚度，保證材料柔性。同時，大量實驗表明：半柔性路面具有良好的路用性能，通過合理的指標控制可以融合瀝青混凝土路面和水泥混凝土路面的優點，具有較大的應用前景，具有進一步研究的價值。