填料對(duì)瀝青混合料路用性能的實(shí)驗(yàn)研究

吳麗英

(山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院，山西太原 030012)

瀝青路面是目前公路交通主要的路面形式，特別是在高等級(jí)的路面中有很大優(yōu)勢(shì)。眾多研究表明，石灰石礦粉(簡(jiǎn)稱石粉)由于能與瀝青較好的粘結(jié)，從而被廣泛應(yīng)用于瀝青混合料中。但是瀝青路面受自然條件和行車荷載的作用，經(jīng)常會(huì)發(fā)生一些路面病害，從而降低了瀝青路面的服務(wù)質(zhì)量和使用壽命。近幾年來(lái)，我國(guó)已建成的一些高速公路相繼出現(xiàn)了比較嚴(yán)重的問(wèn)題。

為了解決瀝青路面的車轍和泛油的問(wèn)題，在常規(guī)條件下(即不使用任何改性劑)，研究不同形式的填料對(duì)瀝青混合料路用性能的影響。本次試驗(yàn)除采用礦粉，粉煤灰等常用填料外，還增加了用滑石粉和硅灰作填料。研究瀝青混合料在各種填料最不利情況下的路面使用性能，以最終確定一種較好的填料做添加劑，取得滿意的使用效果。

另外，本次試驗(yàn)所用的AK-13A型級(jí)配通過(guò)調(diào)整為S型級(jí)配，能夠滿足規(guī)范中的骨架密實(shí)型結(jié)構(gòu)的要求。

1 原材料的選擇

1.1 瀝青膠結(jié)料的選擇

本次實(shí)驗(yàn)瀝青采用的是中茂AH-90號(hào)瀝青，為了證明粉煤灰和滑石粉的作用是對(duì)瀝青膠結(jié)料的改善，還是對(duì)瀝青混合料的改善，對(duì)基質(zhì)瀝青采用不同的摻配比例，進(jìn)行了瀝青的三大指標(biāo)的試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 填料摻量不同的瀝青三大指標(biāo)

從表1中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，加入粉煤灰后瀝青的針入度、延度降低，軟化點(diǎn)變化不大;加入滑石粉和硅灰后瀝青的針入度提高，延度降低，軟化點(diǎn)變化不大。究其原因，粉煤灰，滑石粉和硅灰性質(zhì)都比較穩(wěn)定，加入到瀝青里后，并沒有發(fā)生一些質(zhì)的變化，反而在瀝青受力拉伸的過(guò)程中，填料微小顆粒在瀝青中形成尖端效應(yīng)，所以瀝青的延度降低，軟化點(diǎn)有所下降。而加入滑石粉和硅灰以后，針入度提高了，這有待于進(jìn)一步的研究，在此不做詳細(xì)論述。

1.2 集料及填料的選擇

試驗(yàn)選用的礦料是機(jī)制的石灰?guī)r，集料堅(jiān)硬，無(wú)風(fēng)化現(xiàn)象。集料顆粒多呈棱柱體和正方體，一般都有幾個(gè)破碎面。集料中細(xì)長(zhǎng)扁平狀顆粒含量較少。其中填料礦粉的密度為2.691 g/cm3，粉煤灰密度為2.182 g/cm3，滑石粉的密度為2.723 g/cm3。填料中用到的粉煤灰、滑石粉等是由正規(guī)廠家所提供，其各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)均能滿足GB 1596-91(Ⅱ)的質(zhì)量指標(biāo)的要求。

2 馬歇爾及車轍試驗(yàn)結(jié)果

本次馬歇爾試驗(yàn)的填料采用了石粉(AK)，粉煤灰(FAK)，滑石粉(HAK)和一半石粉一半粉煤灰(BAK)四種形式。瀝青混合料按目標(biāo)配合比級(jí)配，在160℃ 下拌制，雙面擊實(shí)75次成型，脫模，靜置12 h，測(cè)定擊實(shí)密度，然后將試樣置于60℃ 水中養(yǎng)護(hù)30 min，測(cè)穩(wěn)定度和流值，養(yǎng)護(hù)48 h測(cè)殘留穩(wěn)定度。試驗(yàn)結(jié)果如表2，表3所示。

試驗(yàn)結(jié)果表明:自由瀝青的含量越大，馬歇爾試件越密實(shí)，密度越大。在前三種瀝青混合料中，F(xiàn)AK-13A的密度最小，說(shuō)明粉煤灰的吸油量比較大，自由瀝青含量少，空隙率最大，穩(wěn)定度得到提高，馬歇爾模數(shù)相應(yīng)提高?；鄣拿芏茸畲?，結(jié)合前面針入度變大，可以認(rèn)為加入滑石粉以后，提高了瀝青的流動(dòng)性，瀝青變軟，自由瀝青的含量相對(duì)變大，空隙率降低，穩(wěn)定度最小，馬歇爾模數(shù)相應(yīng)降低。而一半粉煤灰一半石粉的馬歇爾試驗(yàn)指標(biāo)為最低，這也說(shuō)明了《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》提出的這種添加粉煤灰和石粉的折中方法并不理想。

由最佳油石比的馬歇爾及車轍試驗(yàn)結(jié)果可以從一定程度上看出三種填料的瀝青混合料的抗車轍和水毀性能(見表4)。添加粉煤灰的馬歇爾穩(wěn)定度，殘留穩(wěn)定度，動(dòng)穩(wěn)定度均為最高，這也說(shuō)明全部粉煤灰作填料的瀝青混合料的路用性能比全部石粉作填料的瀝青混合料的有一定的提高。一半粉煤灰和一半石粉作填料的瀝青混合料的試驗(yàn)指標(biāo)比普通瀝青混合料的要低。

表2 油石比為4.5%的瀝青混合料馬歇爾指標(biāo)

表3 最佳油石比的瀝青混合料馬歇爾指標(biāo)

表4 三種AK級(jí)配最佳油石比的車轍試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)語(yǔ)

從上述各種實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，利用粉煤灰代替石粉作瀝青混合料的填料是可行的，而滑石粉代替石粉作瀝青混合料的填料無(wú)論從性能還是經(jīng)濟(jì)效益效果看都不很理想。1)從用粉煤灰，滑石粉和硅灰三種填料代替礦粉進(jìn)行的瀝青三大指標(biāo)試驗(yàn)可以看出，粉煤灰瀝青的針入度降低，而滑石粉和硅灰瀝青針入度都變高。延度的變化規(guī)律一致，都為降低。2)在相同用油量的情況下，粉煤灰瀝青混合料的各項(xiàng)指標(biāo)均比石粉瀝青混合料、滑石粉瀝青混合料、一半礦粉一半粉煤灰混合料的要高，而粉煤灰的價(jià)格卻要遠(yuǎn)低于石粉、滑石粉的價(jià)格，因而粉煤灰瀝青混合料相對(duì)具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。3)基于上述試驗(yàn)結(jié)果，《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》提出的粉煤灰和滑石粉用作填料的方法有待商榷。

[1]JTG F40-2004，公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2]JTG E40-2007，公路土工試驗(yàn)規(guī)程[S].

[3]李福普，沈金安.公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范實(shí)施手冊(cè)[M].北京:人民交通出版社，2009.

[4]祖加輝，肖 田.細(xì)集料對(duì)瀝青混合料路用性能的影響研究[J].山西建筑，2010，36(36):156-157.