排水性瀝青路面罩面小粒徑級配方案研究

摘要：目前國內(nèi)外排水性瀝青路面廣泛運用PAC-13級配，但缺乏對于排水瀝青路面的薄層罩面的研究。本文提出三種小粒徑的級配形式，通過試驗驗證其路用性能并比較，以此得出較為合理地開級配罩面方案以供參考。

關(guān)鍵詞：排水瀝青路面；級配；薄層

引言

目前，國內(nèi)外排水性瀝青混合料的級配應(yīng)用最為成熟的是PAC-13，這種級配排水性能好，路用性能穩(wěn)定。然而，考慮到排水路面的預(yù)防性養(yǎng)護維修，以及一些非大修情況下的養(yǎng)護，因此對于排水路面來說有必要開展更小粒徑排水性瀝青混合料的研究。因為，通過減小粒徑能夠有效減小排水性瀝青混合料的最小攤鋪厚度，從而再節(jié)約工程造價的同時不影響排水性瀝青路面的使用效果。

針對這一問題，本文結(jié)合以往工程經(jīng)驗，以及國內(nèi)外研究成果，提出3種小粒徑的PAC級配形式，并結(jié)合室內(nèi)試驗，對其不同的路用性能進行研究、比較，從而確定一種科學(xué)、合理的罩面級配形式。

1 罩面級配方案的確定

1.1原材料

1.1.1瀝青

瀝青材料是瀝青混合料的重要組成部分，排水性瀝青混合料由于其級配為開級配，級配中細料較少，為了確保排水性瀝青混合料的穩(wěn)定性，應(yīng)該采用高粘度瀝青作為其膠結(jié)料。

1.1.2集料

為了保證排水性材料的結(jié)構(gòu)強度和表面紋理構(gòu)造，本文選用玄武巖作為排水性瀝青混合料的集料，

1.1.3填料

排水性瀝青混合料填料的礦粉必須干燥、清潔，本研究采用石灰?guī)r礦粉。

1.2級配

排水性瀝青混合料是一種開級配的瀝青混合料，其表面功能特性與空隙率有著密切的聯(lián)系，在保證空隙率的同時，也要保證表面功能的優(yōu)良特性，然而，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和耐久性卻隨著空隙率的增加而衰減。

根據(jù)相關(guān)的工程經(jīng)驗以及參考國內(nèi)外的相關(guān)研究，確定3種不同公稱最大粒徑排水性瀝青混合料的級配中值（PAC-10、PAC-6.7、PAC-4.75）。

表1 不同公稱最大粒徑混合料目標級配通過率（%）

篩孔尺寸（mm）

混合料類型1613.29.56.74.752.361.180.60.30.0150.075

PAC-1010010095.0—35.015.010.06.55.04.02.5

PAC-6.710010010092.536.513.011.09.07.55.53.5

PAC-4.7510010010010095.027.517.07.06.05.04.0

1.3 最佳油石比確定

排水性瀝青混合料最佳油石比的確定，不同于我國現(xiàn)行規(guī)范中的密集配所采用的方法，排水性瀝青混合料在確定其油石比時需要由如下方法確定：

首先根據(jù)相關(guān)研究的計算式來確定最初的瀝青用量，然后根據(jù)最初瀝青用量、以±0.5%、±1%變化區(qū)間的瀝青用量，進行馬歇爾、飛散、析漏等試驗；通過飛散試驗確定瀝青用量下限，通過析漏試驗確定瀝青用量上限，再綜合考慮確定瀝青的適合范圍，并參照穩(wěn)定度、流值試驗的檢測值來確定此方案的可行性，以此確定最佳瀝青用量。

1.3.1最初瀝青用量的確定

首先根據(jù)相關(guān)研究，估算集料的表面積為[23]：

集料表面裹覆面積=0.41+0.41x+0.82y+1.64z+2.87a+6.14b+12.29c+32.77d（m2/kg）

其中：x、y、z、a、b、c、d分別表示4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm和0.075mm篩孔的通過率。

通過計算式：集料表面裹覆面積×瀝青膜厚度得到初始的瀝青用量

基于表1中的級配結(jié)果，按照上式計算得到三種不同級配的預(yù)估瀝青用量分別為4.5%、4.8%，5.0%，為了統(tǒng)一試驗，選用4.0%，4.5%、5.0%、5.5%，6.0%五種不同的油石比統(tǒng)一對這三種級配進行析漏、飛散及馬歇爾穩(wěn)定度等試驗。

1.3.2馬歇爾穩(wěn)定度試驗

馬歇爾試驗是一種常用確定密級配瀝青混合料的最佳瀝青用量，也是道路工程中多年經(jīng)驗總結(jié)的一種試驗方法。但對于排水性瀝青混合料來說，其級配在組成上與傳統(tǒng)級配形式不同，因此馬歇爾試驗是工程經(jīng)驗法上的一種評價，本文中，穩(wěn)定度及流值的結(jié)果將作為一種綜合考慮的指標。由本文提出的三種級配的混合料試件穩(wěn)定度、流值的檢測值如下：

表2 穩(wěn)定度、流值檢測結(jié)果（PAC-10）

油石比（%）視密度（g/cm3）空隙率（%）穩(wěn)定度（kN）流值（0.1mm）

4.52.09822.05.763.04

5.02.14119.75.142.86

5.52.16518.15.592.67

6.02.12818.94.763.01

6.52.14917.45.533.73

表3 穩(wěn)定度、流值結(jié)果（PAC-6.7）

油石比（%）視密度（g/cm3）空隙率（%）穩(wěn)定度（kN）流值（0.1mm）

4.02.07822.15.123.2

4.52.10720.35.292.05

5.02.11419.44.992.89

5.52.15717.15.033.26

6.02.15516.55.313.19

表4 穩(wěn)定度、流值檢測結(jié)果（PAC-4.75）

油石比（%）視密度（g/cm3）空隙率（%）穩(wěn)定度（kN）流值（0.1mm）

4.02.07621.85.023.19

4.52.10120.26.103.03

5.02.12518.65.673.08

5.52.12617.96.224.74

6.02.14016.76.203.28

從馬歇爾試驗結(jié)果可知，若以20%空隙率為細粒式排水性瀝青混合料的目標空隙率，則PAC-10油石比在5.1%附近較合適，PAC-6.7油石比在4.8%附近較合適，PAC-4.75油石比在4.6%附近較合適，可以作為最佳油石比的參考值。

1.3.3析漏試驗、飛散試驗

表5 析漏損失（%）

混合料類型

油石比（%）PAC-10PAC-6.7PAC-4.75

4.0—0.160.03

4.50.220.230.08

5.00.330.280.22

5.50.60.480.25

6.00.670.680.45

6.51.39——

表6 飛散損失（%）

混合料類型

油石比（%）PAC-10PAC-6.7PAC-4.75

4.0—15.709.62

4.513.4611.696.79

5.08.889.424.77

5.57.404.744.23

6.06.215.251.95

6.53.45——

析漏試驗和飛散試驗是排水性瀝青混合料設(shè)計中的關(guān)鍵試驗。

下轉(zhuǎn)第148頁