談礦料級(jí)配對(duì)瀝青混合料滲水的影響

徐繼偉

(新疆城建材料有限責(zé)任公司，新疆烏魯木齊 830049)

0 引言

近年來(lái)，烏魯木齊市區(qū)的許多路面在通車3年～5年甚至更短的時(shí)間內(nèi)就會(huì)出現(xiàn)脫粒、松散、麻面、網(wǎng)裂進(jìn)而形成坑洞等大面積的水損壞，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因之一是瀝青混合料在水的侵蝕作用下，經(jīng)過(guò)冰雪融化，瀝青結(jié)合料與集料之間的粘結(jié)性不強(qiáng)、空隙率較大等等原因，這就是瀝青路面的水損害。研究表明，盡管有眾多因素導(dǎo)致瀝青路面的早期損壞，水依然是路面性能衰減的主要原因，瀝青混合料的滲透性嚴(yán)重影響其使用性能，所以瀝青混凝土的滲水性能越來(lái)越得到人們的重視。

1 瀝青混凝土路面滲水形式以及滲水性能的影響因素

瀝青混凝土路面的滲水形式主要有三種:

第一種是上下連通式的透水，即下滲。主要是指孔隙上下連通，水從表面的孔隙直接通過(guò)表面層進(jìn)入下一級(jí)的表面層，甚至直接進(jìn)入基層。這種路面的滲水在做滲水試驗(yàn)時(shí)表現(xiàn)為:滲水儀底盤的周圍沒(méi)有水跡，但是液柱下降很快，說(shuō)明水主要是向下滲透。這種滲水形式對(duì)路面的危害最大。

第二種是水平方向的滲水，即側(cè)滲。主要是指孔隙水平連通，或者形成U形管的形狀，此時(shí)水從表面的孔隙進(jìn)入，在路面結(jié)構(gòu)層里面蜿蜒行進(jìn)，最后又從表面的孔隙中滲出。這種滲水在做滲水系數(shù)檢測(cè)時(shí)表現(xiàn)為:液柱下降很快，同時(shí)底盤周圍有很多水跡。水不是從滲水儀底盤處直接滲出，而是從周圍的瀝青混凝土路面滲出。這種滲水形式在比較粗糙的路面上比較常見(jiàn)，發(fā)生這種情況的原因主要是表面空隙率大，下部空隙率小，表面連通孔多，水從上到下流入底座后，沿著表面連通孔側(cè)滲，然后在孔的另一端流出路面。眾所周知，路面水損害主要是下滲的水造成的，側(cè)滲流出的水危害性不大，相反如果表面層能很快滲水，又不致形成水膜，對(duì)抗滑性能有很大好處。

第三種是復(fù)合式的滲水。既有上下連通式的滲水，也有水平方向的滲水。大部分的路面滲水都屬于這種情況。這種滲水形式對(duì)路面的危害也很大。

影響瀝青混凝土路面滲水系數(shù)的因素很多，歸結(jié)起來(lái)主要有以下幾個(gè)方面:

1)原材料及級(jí)配影響。

原材料質(zhì)量不穩(wěn)定，會(huì)導(dǎo)致配合比級(jí)配變化，石料產(chǎn)地不同吸水率不一致。生產(chǎn)時(shí)中途更換不同產(chǎn)地的石料。吸水率較大的石料對(duì)瀝青的吸附量增大，會(huì)導(dǎo)致有效瀝青用量的減小，在相同的油石比下，空隙率會(huì)增大，從而使?jié)B水系數(shù)增大。有時(shí)為了增加抗車轍能力而增加大粒徑石料的用量，使瀝青混凝土路面空隙率增大，也會(huì)導(dǎo)致滲水系數(shù)增大。

2)空隙率的影響。

一般情況下是空隙率越大，滲水系數(shù)越大，但是也不是絕對(duì)關(guān)系，有些情況下，空隙率雖然較大，但是由于空隙都是閉口孔，所以滲水系數(shù)并不大。

3)施工對(duì)瀝青混凝土路面滲水性能的影響。

混合料在運(yùn)輸、攤鋪和碾壓過(guò)程中出現(xiàn)離析或壓實(shí)度不足或壓實(shí)度不均勻，使瀝青混凝土空隙大于設(shè)計(jì)空隙率，或出現(xiàn)大量連通孔隙等情況，都會(huì)造成滲水性能下降。

4)結(jié)構(gòu)層厚度對(duì)瀝青混凝土表面層滲水特性有重要影響。

在空隙率一致的情況下，厚度越大，表面層越不易滲水。但是，厚度越大的混合料，越不容易壓實(shí)。因此，需要綜合考慮各種因素，選取適宜的混合料厚度。合理的結(jié)構(gòu)層厚度可以提高壓實(shí)效果，減少表面層的滲水，從而達(dá)到延長(zhǎng)路面使用壽命的目的。

2 瀝青混凝土路面抗滑性能的影響因素

1)粗集料對(duì)抗滑性能的影響。

裸露于路表的粗集料對(duì)于構(gòu)造深度的形成以及提供車輪與路面之間的摩擦系數(shù)都有非常重要的作用，粗集料種類不同，路面的抗滑能力也不同。粗集料的磨光值越小，摩擦擺值越大，表面摩擦阻力越大。

2)級(jí)配對(duì)抗滑性能的影響。

礦料的級(jí)配粒徑大的都有較大的構(gòu)造深度和摩擦擺值，因此對(duì)瀝青混凝土同一級(jí)配類型，適當(dāng)提高礦料公稱最大粒徑是可以提高抗滑性能的。

3 滲水性能與抗滑性能的矛盾性

眾所周知，一般情況下瀝青路面的滲水性能與抗滑性能是對(duì)立的。研究滲水性能就必須研究滲水性能與抗滑性能的合理關(guān)系，才能找出既能滿足滲水性能又能滿足抗滑性能要求的科學(xué)的瀝青混凝土配合比。

在使用相同產(chǎn)地、磨光值的粗集料的情況下，滲水性能與抗滑性能的矛盾性就轉(zhuǎn)化成了瀝青混凝土路面構(gòu)造深度的大小。構(gòu)造深度太大，抗滑性能好，但會(huì)造成瀝青混凝土路面空隙率的增大，滲水系數(shù)就會(huì)增大，從而造成瀝青混凝土抗?jié)B性能的下降。構(gòu)造深度太小，滲水性能好，但會(huì)降低瀝青混凝土的抗滑性能。

4 解決瀝青混凝土路面滲水問(wèn)題的技術(shù)關(guān)鍵

在盡量使用磨光值小的原材料的同時(shí)，解決既能增大瀝青混凝土路面的構(gòu)造深度，又要減小空隙率，保障抗?jié)B性能，也就是它們之間矛盾性解決的技術(shù)關(guān)鍵。根據(jù)我公司原材料、產(chǎn)品的性能特點(diǎn)，我們從適當(dāng)提高瀝青混凝土礦料公稱最大粒徑的同時(shí)，通過(guò)選用不同的細(xì)集料達(dá)到2.36 mm篩孔的通過(guò)率不同，從中優(yōu)化出的配合比既能保證抗?jié)B性能又能保證抗滑性能，以這種思路進(jìn)行試驗(yàn)研究。

5 具體試驗(yàn)實(shí)施方案

表1 選用細(xì)集料篩分結(jié)果

表2 礦料級(jí)配合成結(jié)果

以普通AC-16C型瀝青混凝土為例，我們適當(dāng)提高了瀝青混凝土礦料的公稱最大粒徑，不改變粗集料的用量，只改變細(xì)集料中0 mm～2.36 mm的用量，從而改變關(guān)鍵篩孔2.36 mm篩孔的通過(guò)率，選用不同篩分結(jié)果的細(xì)集料進(jìn)行試驗(yàn)(見(jiàn)表1)。配合比為粗集料(10 mm～20 mm)28%，粗集料(5 mm～10 mm)29%，細(xì)集料(0 mm～5 mm)36%，礦粉7%。粗集料的比例和產(chǎn)地不改變，細(xì)集料的比例也不變，只改變細(xì)集料2.36 mm篩孔以下的量，即只改變細(xì)集料中0 mm～2 mm的量，進(jìn)行合成礦料級(jí)配結(jié)果見(jiàn)表2，根據(jù)各合成級(jí)配進(jìn)行瀝青混凝土拌和成型試件，進(jìn)行滲水性能、抗滑性能試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 滲水系數(shù)與摩擦擺值構(gòu)造深度試驗(yàn)結(jié)果

從各個(gè)表中得出的結(jié)論:

從表2中我們可以看出19 mm篩孔的通過(guò)率不是100%，滿足了適當(dāng)提高礦料的公稱最大粒徑的要求。用3號(hào)細(xì)集料合成的級(jí)配2.36 mm篩孔接近規(guī)范要求范圍的中值。1號(hào)和2號(hào)合成級(jí)配中2.36 mm篩孔都大于規(guī)范要求范圍的中值，4號(hào)和5號(hào)合成級(jí)配中2.36 mm篩孔都小于規(guī)范要求范圍的中值。

從表3中我們可以得出1號(hào)配合比和2號(hào)配合比雖然近乎不滲水，但抗滑性能最差。3號(hào)配合比和4號(hào)配合比滲水試驗(yàn)都合格，抗滑性能也很好。5號(hào)配合比雖然抗滑性能最好，但滲水系數(shù)已經(jīng)超出規(guī)范中的規(guī)定了。

從以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出，在配合比設(shè)計(jì)時(shí)解決瀝青混凝土路面滲水性能與抗滑性能的矛盾性的技術(shù)關(guān)鍵在于原材料中粗集料不變的情況下，選用2.36 mm篩孔的通過(guò)率在55%～65%之間的細(xì)集料。

6 結(jié)語(yǔ)

1)經(jīng)過(guò)試驗(yàn)得出AC-16瀝青混合料2.36 mm篩孔的通過(guò)率在規(guī)范中值偏上線，可以有效控制瀝青混凝土的滲水性能。

并把這一經(jīng)驗(yàn)應(yīng)運(yùn)到我公司后續(xù)所承建的工程中，通過(guò)嚴(yán)格的控制原材料細(xì)集料2.36 mm篩孔的通過(guò)率，使瀝青混合料的滲水性能在同等施工條件下更易達(dá)到規(guī)范要求。

2)研究滲水性能就必須研究滲水性能與抗滑性能的合理關(guān)系，找出了既能滿足滲水性能又能滿足抗滑性能要求的科學(xué)的瀝青混凝土配合比。

通過(guò)控制滲水性能和抗滑性能的平衡點(diǎn)，可以有效的延長(zhǎng)道路使用壽命和行車安全。

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

［2］JTJ 052-2000，公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程［S］.

［3］易軍艷，馮德成.瀝青混凝土路面表面層混合料滲水特性的試驗(yàn)分析［J］.公路，2009(10):67-68.