關(guān)鍵篩孔通過率對(duì)冷拌瀝青混合料體積指標(biāo)的影響

許 飛

蘇交科集團(tuán)股份有限公司

1 引言

國外在20世紀(jì)二、三十年代開始研究冷拌瀝青混合料，瀝青膠結(jié)料采用稀釋瀝青或乳化瀝青，主要應(yīng)用在瀝青路面的基層或面層，進(jìn)行病害的修補(bǔ)和路面鋪筑。國內(nèi)研究及應(yīng)用相對(duì)較晚，雖然近年來開展的研究較多，但基本局限于養(yǎng)護(hù)工程小范圍的病害修補(bǔ)，尚未有較大面積的新建工程實(shí)例。目前，冷拌瀝青混合料和熱拌瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)大多采用馬歇爾設(shè)計(jì)或Superpave設(shè)計(jì)方法，不管哪種設(shè)計(jì)方法，都是通過體積指標(biāo)來確定最佳級(jí)配和最佳瀝青用量的，體積指標(biāo)是冷拌瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一，同時(shí)可以初步判斷冷拌瀝青混合料的使用性能。冷拌瀝青混合料的體積指標(biāo)主要包括空隙率、礦料間隙率和瀝青飽和度，這些體積指標(biāo)直接影響到冷拌瀝青混合料的使用性能，包括水穩(wěn)定性、低溫抗裂性、高溫穩(wěn)定性等。本文依托江蘇省S226干線公路工程為依據(jù)，分析研究不同的集料級(jí)配對(duì)冷拌瀝青混合料體積指標(biāo)的影響。

2 級(jí)配對(duì)冷拌瀝青混合料體積指標(biāo)的影響

2.1 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)方法

2.1.1 試驗(yàn)材料

膠結(jié)料選擇改性乳化瀝青；礦料選擇石灰?guī)r集料和石灰?guī)r礦粉；固化劑是形成冷拌早期強(qiáng)度瀝青混合料和調(diào)整瀝青路面剛?cè)嶂笜?biāo)的添加劑(白色粉末狀固體)；水選用干凈的飲用自來水。

2.1.2 試驗(yàn)方法

本文的試驗(yàn)方法是在交通部陽離子乳化瀝青課題協(xié)作組修正馬歇爾試驗(yàn)方法上進(jìn)行的再修正[1]，擊實(shí)次數(shù)為雙面各75次，以下的擊實(shí)均為雙面，試件分2次擊實(shí)，首次擊實(shí)50次，經(jīng)過110℃高溫養(yǎng)生24h后再次擊實(shí)25次，常溫養(yǎng)生一天后進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)。

2.2 級(jí)配對(duì)AC型冷拌瀝青混合料體積特性的影響

不同的級(jí)配本質(zhì)是關(guān)鍵篩孔的通過率不同，通過關(guān)鍵篩孔通過率的區(qū)分，可以區(qū)分出粗粒式和細(xì)粒式，對(duì)瀝青混合料的級(jí)配設(shè)計(jì)具有一定的意義，關(guān)鍵篩孔通過率的不同對(duì)瀝青混合料的體積指標(biāo)有一定的影響，通過對(duì)關(guān)鍵篩孔通過率的調(diào)整來獲取體積指標(biāo)符合規(guī)范的瀝青混合料[3]。

不同體積參數(shù)對(duì)瀝青混合料性能的影響很大，特別是空隙率，空隙率過大或過小，都會(huì)對(duì)瀝青路面造成不利影響。空隙率過大，瀝青混合料路面耐久性變差，容易發(fā)生水損壞，造成剝落、松散、坑槽等病害。空隙率過小，混合料難以壓實(shí)且在高溫下易發(fā)生流動(dòng)，造成永久變形[3]。

目前國內(nèi)尚無統(tǒng)一的乳化瀝青混合料的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，本文在進(jìn)行級(jí)配設(shè)計(jì)的時(shí)候，參考《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)中關(guān)于熱拌瀝青混合料的級(jí)配范圍進(jìn)行級(jí)配調(diào)試，考慮到路面結(jié)構(gòu)層混合料要有足夠的強(qiáng)度，因此混合料需要有一定的骨架結(jié)構(gòu)選擇粗型級(jí)配進(jìn)行調(diào)試，以2.36mm(規(guī)范上下限[24，50])篩孔的質(zhì)量通過率為級(jí)配控制點(diǎn)[2]，根據(jù)篩分結(jié)果設(shè)計(jì)并采用粗、中、細(xì)三個(gè)不同的級(jí)配(級(jí)配1、級(jí)配2、級(jí)配3)，2.36mm通過率分別為23.1%，27.2%，31.5%，為了試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，根據(jù)試驗(yàn)及工程經(jīng)驗(yàn)本文又設(shè)計(jì)一個(gè)“細(xì)型級(jí)配”用于比對(duì)，2.36mm通過率為42.8%，參照交通部乳化瀝青課題組乳液經(jīng)驗(yàn)公式[1]，計(jì)算得出采用5.6%油石比，根據(jù)文獻(xiàn)和工程經(jīng)驗(yàn)選取摻量集料質(zhì)量3%的固化劑和2.0%的用水量進(jìn)行馬歇爾擊實(shí)試驗(yàn)。

馬歇爾試驗(yàn)后進(jìn)行孔隙率、礦料間隙率、飽和度和穩(wěn)定度的計(jì)算和檢測，級(jí)配1孔隙率為9.0%，礦料間隙率為18.8%，瀝青飽和度為52.4%，穩(wěn)定度為6.20；級(jí)配2孔隙率為7.8%，礦料間隙率為17.9%，瀝青飽和度為56.3%，穩(wěn)定度為7.30；級(jí)配3孔隙率為9.1%，礦料間隙率為19.1%，瀝青飽和度為52.5%，穩(wěn)定度為6.23；細(xì)型級(jí)配孔隙率為10.7%，礦料間隙率為21.0%，飽和度為48.8%，穩(wěn)定度為5.54。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可以得出：

(1)細(xì)型級(jí)配混合料空隙率大、穩(wěn)定度低，因?yàn)闆]有足夠的骨架形成內(nèi)摩阻力，細(xì)集料多用水量大，在相同養(yǎng)護(hù)時(shí)間里，水分散失不完全，因此細(xì)型級(jí)配混合料空隙率大穩(wěn)定度低，從而影響路面的使用性能。

(2)級(jí)配2相比于其他級(jí)配都具有較好的體積指標(biāo)，級(jí)配2的空隙率為7.8%，礦料間隙率為17.9%，瀝青飽和度為56.3%。

(3)空隙率及礦料間隙率隨著2.36mm通過率的增大先減小后增大，因此在級(jí)配范圍內(nèi)2.36mm通過率的控制不能過小和過大，否則得不到合適的體積指標(biāo)。

(4)從馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果來看，采用調(diào)整2.36mm通過率的方法來控制混合料體積指標(biāo)是可行的。

3 結(jié)語

對(duì)于冷拌瀝青混合料來說，根據(jù)使用要求和環(huán)境特點(diǎn)，按照本文采用的技術(shù)指標(biāo)選擇適宜的乳化瀝青、礦料和固化劑，同時(shí)對(duì)集料、乳化瀝青用量和空隙率進(jìn)行均衡、合理的搭配是設(shè)計(jì)瀝青混合料的主要任務(wù)。

本文采用的馬歇爾試驗(yàn)方法是根據(jù)對(duì)以往經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了適當(dāng)?shù)男拚奢^好的模擬施工條件，試驗(yàn)結(jié)果規(guī)律性較好，較為合理。

本文對(duì)四個(gè)具有代表性的不同級(jí)配的冷拌瀝青混合料進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)混合料體積指標(biāo)隨著2.36mm通過率的變化而有規(guī)律的變化，因此認(rèn)為可以通過對(duì)2.36mm這一關(guān)鍵篩孔通過率的調(diào)整來控制冷拌瀝青混合料的體積指標(biāo)。

針對(duì)冷拌瀝青混合料級(jí)配設(shè)計(jì)過程中過多依賴經(jīng)驗(yàn)的情況，本文提出了原材料指標(biāo)控制要求、試驗(yàn)方法以及通過對(duì)關(guān)鍵篩孔調(diào)整進(jìn)而控制體積指標(biāo)的方法，從而提高了設(shè)計(jì)過程的質(zhì)量和效率，減少了試驗(yàn)量，同時(shí)也為按體積設(shè)計(jì)冷拌瀝青混合料提供了理論基礎(chǔ)。

[1]交通部陽離子乳化瀝青課題協(xié)作組.陽離子乳化瀝青路面[M].北京：人民交通出版社，1988.

[2]JTGF40-2004 公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社.2005.

[3]級(jí)配對(duì)瀝青混合料體積特性的影響.華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)2002.