半柔性路面材料瀝青用量研究

廣州大學(xué)土木工程學(xué)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(xué)土木工程學(xué)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(jié)構(gòu)屬于骨架-密實(shí)結(jié)構(gòu)，作為其母體的瀝青混合料則屬于骨架-空隙結(jié)構(gòu)。國外對于半柔性路面的研究和應(yīng)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(nèi)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(nèi)研究認(rèn)為，由于基體瀝青混合料設(shè)計空隙率超過20%，其最終力學(xué)性能又依賴于填充的水泥膠漿，其馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果不能使用現(xiàn)行的瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)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(yàn)和謝倫寶瀝青混合料析漏試驗(yàn)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(yàn)規(guī)程》分別進(jìn)行瀝青混合料肯塔堡飛散試驗(yàn)和謝倫寶析漏試驗(yàn)，繪制出肯塔堡質(zhì)量損失與瀝青用量關(guān)系曲線以及謝倫堡析漏量與瀝青用量關(guān)系曲線。曲線拐點(diǎn)處得到最大（小）瀝青用量值，并在瀝青用量范圍內(nèi)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(jù)以上步驟進(jìn)行試驗(yàn)時發(fā)現(xiàn)，由瀝青混合料肯塔堡飛散試驗(yàn)和謝倫寶析漏試驗(yàn)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(yàn)結(jié)果分析

根據(jù)半柔性路面材料孔隙率大的特點(diǎn)，筆者選用9.5 mm和4.75mm兩檔基料為研究基礎(chǔ)，進(jìn)行不同礦粉用量的基體瀝青混合料的肯塔堡飛散試驗(yàn)和謝倫寶析漏試驗(yàn)。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(biāo)如表1所示。

表1 瀝青性能指標(biāo)

不同礦粉用量的基體瀝青混合料的肯塔堡飛散試驗(yàn)和謝倫寶瀝青混合料析漏試驗(yàn)結(jié)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(yàn)和謝倫寶析漏試驗(yàn)為例進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，如圖1和圖2所示。從飛散試驗(yàn)結(jié)果中提取最小瀝青用量，約為4.1%；從析漏試驗(yàn)結(jié)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(yàn)和謝倫寶瀝青混合料析漏試驗(yàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，結(jié)果如表3所示。

表2 飛散和析漏試驗(yàn)結(jié)果

表3 瀝青用量分析結(jié)果

圖1 飛散損失量與油石比的關(guān)系

圖2 析漏值與油石比的關(guān)系

由以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知：瀝青混合料肯塔堡飛散試驗(yàn)和謝倫寶析漏試驗(yàn)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(xiàn)肯塔堡飛散試驗(yàn)和謝倫寶析漏試驗(yàn)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(diǎn)的復(fù)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(jié)構(gòu)并不具備實(shí)質(zhì)性意義。因而，筆者認(rèn)為，在確定瀝青用量時，控制半柔性路面材料的剛?cè)岫缺瓤刂苹w瀝青混合料的飛散損失量更有應(yīng)用價值。

設(shè)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?yàn)r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?yàn)r青用量不足，結(jié)構(gòu)瀝青膜厚度不夠，造成路面結(jié)構(gòu)剛度過高。

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

三、劈裂試驗(yàn)

參照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》中關(guān)于瀝青混合料劈裂試驗(yàn)的相關(guān)規(guī)定，做半柔性路面材料7d劈裂試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 劈裂試驗(yàn)結(jié)果

由實(shí)驗(yàn)結(jié)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(guī)律：當(dāng)油石比超過4%時，材料的勁度模量趨于穩(wěn)定。若在油石比與勁度模量的關(guān)系的拐點(diǎn)取一個油石比，其值約為3.5%，相比由飛散試驗(yàn)得到的最小瀝青用量更能反映材料的真實(shí)性能，綜合基體瀝青混合料的析漏試驗(yàn)和半柔性路面材料的劈裂試驗(yàn)?zāi)芨侠淼卮_定材料的瀝青用量。

四、結(jié)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(biāo)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(rèn)為，通過析漏試驗(yàn)和劈裂試驗(yàn)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(shí)驗(yàn)表明：半柔性路面具有良好的路用性能，通過合理的指標(biāo)控制可以融合瀝青混凝土路面和水泥混凝土路面的優(yōu)點(diǎn)，具有較大的應(yīng)用前景，具有進(jìn)一步研究的價值。