瀝青混凝土級配設計中細集料的運用

郭軍鵬

(山西省公路局晉城分局，山西晉城 048026)

1 概述

晉城地區石灰巖儲量豐富，以其為母材的各種規格碎石廣泛用于各類建筑工程，但受限于傳統的粗放式生產模式，造成產出的石屑成分復雜、顆粒扁平，不滿足瀝青混凝土對細集料的要求，被排除在瀝青混凝土可用原材的名單之外，施工單位被迫采用遠途運輸的高價天然砂作為瀝青混凝土施工中的細集料。近年來，隨著各石料廠管理水平的提高，逐漸出現了較為規范的人工砂專業生產廠家，使人工砂作為瀝青混凝土的細集料推廣使用成為可能。

本文力圖從石屑、人工砂、天然砂三種原材料試驗入手，以相同級配條件下的動穩定度試驗作為最終評價標準，對三種細集料用于瀝青混凝土的可能性進行探討。

2 試驗條件

三種細集料的質量，嚴格按照JTG F40-2004公路瀝青路面施工技術規范相關方法進行測定。

室內車轍試驗均采用HYCX-1車轍試樣成型機成型、HYCZ-5自動車轍試驗機進行車轍試驗。試驗簡要過程為:將瀝青混合料置于輪碾成型機上成型為300 mm×300 mm×50 mm的試件，其密度達到馬歇爾試驗標準擊實密度的(100±1)%，普通瀝青室溫下冷卻12 h以上，然后置于已達到試驗溫度(60±1)℃的恒溫室中，保溫不少于5 h，也不得多于24 h，開始試驗。一組試驗的試件個數不少于3塊。

3 共用部分試驗設計

在接下來的各項試驗中，我們以瀝青混凝土密級配、采用懸浮密實結構的AC-20C為配比設計目標;瀝青采用韓國SK普通A-70;瀝青混合料車轍試驗動穩定度技術要求以夏炎熱區普通瀝青混合料不小于1 000次為合格判定標準。

4 瀝青混凝土中使用單一細集料石屑

試驗中所用石屑產自沁水某石料廠，具有一定的代表性，其各項試驗指標見表1。

表1 石屑試驗指標

從試驗結果看，其砂當量指標明顯低于規范要求，不適宜作為瀝青混合料的細集料使用。

為進一步驗證其路用性能，我們將其按AC-20C為配比設計目標的要求進行下一步的級配設計及車轍試驗，結果見表2，圖1。

表2 石屑路用性能試驗結果

圖1 石屑車轍試驗結果

從表2及圖1試驗結果可見，其車轍試驗同樣不滿足規范要求，進一步驗證了其不能作為瀝青混合料的細集料的結論。

5 瀝青混凝土中使用單一細集料機制砂

需要說明的是，按JTG E42-2005公路工程集料試驗規程規定，機制砂為碎石經過磨制生產的粒徑小于2.36 mm的細集料，在本文中，為了便于與其他集料的比較，將以與規范命名要求相同的生產工藝生產的4.75 mm～2.36 mm集料和2.36mm～0mm機制砂以1∶1的比例混合的集料稱為機制砂，其含泥量測定方法采用砂當量法。

試驗中所用機制砂與上述石屑產自同一石料廠，具有一定的代表性，其各項試驗指標見表3。

表3 機制砂試驗指標

從試驗結果看，其砂當量指標符合規范要求，可以作為瀝青混合料的細集料使用。可見，以碎石為母材，經過專用設備的進一步加工，使細集料中的雜質成分有效減少，提高了其路用性能。

為進一步驗證其路用性能，我們將其按AC-20C為配比設計目標的要求進行下一步的級配設計及車轍試驗，結果見表4，圖2。

表4 機制砂路用性能試驗結果

從表4，圖2試驗結果可見，其車轍試驗滿足規范要求，與石屑相比有了質的飛躍，完全滿足使用要求。

圖2 機制砂車轍試驗結果

6 瀝青混凝土中使用單一細集料天然砂

試驗中所用的天然砂產自河南信陽，其各項試驗指標如表5所示。

表5 天然砂試驗指標

從試驗結果看，適宜作為瀝青混合料的細集料使用。

為進一步驗證其路用性能，我們將其按AC-20C為配比設計目標的要求進行下一步的級配設計及車轍試驗，結果見表6及圖3。

表6 天然砂路用性能試驗結果

圖3 天然砂車轍試驗結果

其各項指標為三種集料中最優。

7 結語

在上述試驗的基礎上，筆者對三種原材的外觀進行了比較(見圖4)，從比較可見，從石屑到機制砂到天然砂，其外觀的光圓程度按序在增加，光圓程度的增加帶來壓實破壞的減小和強度的增加，這樣的表述也可以解釋三種原材料所做車轍試驗表現出的正增長。

圖4 三種原材料外觀比較

同時，通過上述三種細集料組合模式室內車轍試驗的數據，我們可以看出黃砂瀝青混凝土在高溫條件下的穩定性最好，但由于黃砂具有天然酸性，其與瀝青的結合性能最差，不易于瀝青的粘結，容易形成水毀。對瀝青混凝土的耐久性產生不良效果。

可見，人工砂作為一種晉城地區的地材，完全具備用于瀝青混凝土路面的各項性能要求，它的大規模使用，可以在不降低路面質量的前提下，顯著的降低工程造價。

［1］JTG F40-2004，公路瀝青路面施工技術規范［S］.

［2］JTG E42-2005，公路工程集料試驗規程［S］.