濕熱地區AC-13C改性瀝青混凝土功能性級配設計

■肖 敏 黃禎敏卜 胤

（1.江西公路開發總公司萬年管理中心，上饒 335588；2.江西省交通科學研究院，南昌 330200）

濕熱地區AC-13C改性瀝青混凝土功能性級配設計

■肖 敏1黃禎敏2卜 胤2

（1.江西公路開發總公司萬年管理中心，上饒 335588；2.江西省交通科學研究院，南昌 330200）

為設計出滿足特定氣候分區的瀝青混凝土功能性級配，本文結合以往工作經驗設計了三種級配。從不同級配混合料馬歇爾試驗和有關性能檢驗結果來看，AC-13C改性瀝青混凝土的路用性能受礦料級配組成影響顯著，主要表現為受瀝青混合料體積參數的影響。當設計空隙率為4.3%左右時，AC-13C改性瀝青混凝土具有高溫穩定性、抗水損害能力較優且基本不滲水的功能，適應了江西濕熱氣候條件下瀝青路面的使用要求。

道路工程 瀝青混凝土 級配設計 路用性能 體積參數 濕熱地區

1 引言

在高速公路取得量的飛躍的同時，質量上存在著很大的隱患，瀝青路面普遍存在耐久性不足和早期破壞嚴重等問題[1-2]。在熱帶雨林地區，長安大學張宇以逐級填充和粒子干涉理論為依據，使混合料形成骨架密實型結構，采用貝雷法進行混合料的級配設計，提高混合料的高溫穩定性和抗水損害能力[3]。空隙率對瀝青混合料力學性能、耐久性能影響顯著[4-5]。本文依據瀝青混凝土常用的配合比設計理論及其使用環境，并結合以往工作經驗設計了三種級配，對設計的瀝青混合料進行馬歇爾試驗和有關性能試驗檢驗，以確定江西濕熱氣候條件下AC-13C改性瀝青混凝土的適用級配，并提出合理的體積參數取值。

2 原材料

2.1 集料

本文試驗礦料為經瀝青拌和樓二次篩分的各熱料倉材料組成，包括0～4mm、4～6mm、6～11mm和11～16mm等四種規格的熱料倉材料。冷料倉集料由輝綠巖和石灰巖兩種巖性集料組成，其中輝綠巖碎石（4.75～9.5mm、9.5～ 13.2mm）產自江西省勝達礦業有限公司樂平分公司，石灰巖集料（0～2.36mm、2.36～4.75mm）由弋陽縣姚畈建筑用石料采石廠生產，礦粉由萬年縣大源公路建筑材料有限公司生產。對各熱料倉材料和礦粉進行密度試驗，試驗結果見表1。

2.2 瀝青

瀝青采用江西鴻碩實業有限公司生產的SBS（I-D）型改性瀝青，對結合料進行有關技術指標試驗，試驗結果如表2所示。

表1 各熱料倉材料的密度試驗結果

表2 SBS改性瀝青有關技術指標的試驗結果

3 試驗級配

3.1 熱料篩分級配

對各熱料倉材料進行篩分試驗，篩分試驗結果見表3及圖1。

表3 各熱料倉材料的篩分試驗結果

圖1 瀝青拌和樓各熱料倉材料的級配曲線

3.2 礦料級配

設計三種各熱料倉材料配合比，其中1#配合比為0～4∶4～6∶6～11∶11～16∶礦粉=34∶9∶21∶33∶3，2#配合比為0～4∶ 4～6∶6～11∶11～16∶礦粉=31∶11∶24∶32∶2，3#配合比為0～4∶4～ 6∶6～11∶11～16∶礦粉=28∶13∶26∶31∶2。根據各熱料倉材料篩分結果及其摻配比例，確定的試驗礦料級配如表4及圖2所示。

表4 AC-13C改性瀝青混凝土試驗級配

圖2 AC-13C改性瀝青混凝土試驗級配曲線

AC-13C改性瀝青混凝土粗細集料分界篩孔為2.36mm。由表3.2和圖3.2可以看出，設計的三種級配分界篩孔通過率相差最大，其中1#級配與3#級配的分界篩孔通過率相差6.2%，但設計級配分界篩孔通過率均在要求范圍中值以下；三種設計級配的差異主要是細集料級配的差異。

4 馬歇爾試驗

對AC-13C改性瀝青混凝土進行馬歇爾試驗，試驗結果見表5。

由表5可以看出，受級配組成的影響，設計的1#、2#、3#改性瀝青混凝土的體積參數不同，其中1#混合料的空隙率為3.7%，偏小；2#混合料的VV、VMA、VFA在設計的三種混合料中居中。

表5 AC-13C改性瀝青混凝土的馬歇爾試驗結果

5 性能檢驗

5.1 車轍試驗

為檢驗不同級配AC-13C改性瀝青混凝土的高溫穩定性，采用輪碾法成型300mm×300mm×50mm車轍板試件，并在60±1℃，0.7±0.05MPa的測試條件下進行車轍試驗，試驗結果如表6所示。

由表6可以看出，2#級配AC-13C改性瀝青混凝土的動穩定度最大；1#級配AC-13C改性瀝青混凝土的動穩定度最小，離散性較小。這是由于1#級配細集料含量、0.075mm以下顆粒含量大，在相同成型條件下混合料易密實，且抗離析性能較好，但依靠粗集料嵌擠形成的摩擦力較小；3#級配細集料含量最少，從成型試件外觀上看，采用4.8%的石油比略為偏大，從而減小了混合料在工作溫度下的剪切抗力。

表6 不同級配AC-13C改性瀝青混凝土車轍試驗結果

5.2 水穩定性試驗

（1）浸水馬歇爾試驗

為檢驗不同級配AC-13C改性瀝青混凝土的抗水損害能力，按照有關試驗規程對馬歇爾試件進行了不同試驗條件下的馬歇爾試驗，試驗結果見表7。

表7 不同級配AC-13C改性瀝青混凝土的浸水馬歇爾試驗結果

（2）凍融劈裂試驗

為檢驗AC-13改性瀝青混合料的抗水損害能力，按照有關試驗規程對馬歇爾試件進行了不同試驗條件下的劈裂試驗，凍融劈裂試驗結果見表8。

表8 不同級配AC-13C改性瀝青混凝土的凍融劈裂試驗結果

從表7和表8可以看出，AC-13C改性瀝青混凝土的水穩定性受混合料體積參數影響顯著。在集料與瀝青黏附性滿足要求的情況下，瀝青混合料的殘留穩定度和凍融劈裂抗拉強度比主要受空隙率的影響，尤其受與外界連通空隙體積的影響。1#、2#級配AC-13C改性瀝青混凝土的空隙率較小，兩種級配混合料在不利季節抵抗水損害的能力較大；3#級配細集料含量較少，混合料空隙率較大，其抗水損害能力明顯減弱。

5.3 滲水試驗

為檢驗不同級配AC-13C改性瀝青混凝土的抗滲水性能，采用輪碾法成型了3塊300mm×300mm×50mm車轍板試件，按照有關試驗規程將車轍板試件脫模架起進行滲水試驗，試驗結果見表9。

表9 不同級配AC-13C改性瀝青混凝土的滲水系數

從表9可以看出，在體積參數要求范圍內，AC-13C改性瀝青混凝土的滲水系數受混合料空隙率影響顯著；雖然1#、2#級配AC-13C改性瀝青混凝土的空隙率相差0.5%，但它們的滲水系數較為接近。由于1#、2#級配混合料的設計空隙率較小，采用輪碾法成型的車轍板試件較密實，在外部壓力作用下，水不容易滲入試件；3#級配混合料中粗集料含量較大，混合料抗離析性能較弱，車轍板試件空隙率分布不均勻，混合料滲水系數增大。

6 結語

為設計出滿足特定氣候分區的瀝青混凝土功能性級配，本文結合以往工作經驗設計了三種級配。從不同級配混合料馬歇爾試驗和有關性能檢驗結果來看，AC-13C改性瀝青混凝土的路用性能受礦料級配組成影響顯著，主要表現為受瀝青混合料體積參數的影響。當設計空隙率為4.3%左右時，AC-13C改性瀝青混凝土具有高溫穩定性、抗水損害能力較優且基本不滲水的功能，適應了江西濕熱氣候條件下瀝青路面的使用要求。此外，結合江西以往AC-13C改性瀝青混凝土配合比設計經驗，通常AC-13C改性瀝青混凝土的設計空隙率控制在4.0%～ 4.5%時，混合料具有良好的路用性能。

[1]王艷麗.瀝青混合料級配優化研究[D].長安大學,2008.

[2]蔣錦毅.高溫多雨潮濕地區瀝青混合料級配優化設計及技術性能研究[D].長安大學,2011.

[3]張宇.熱帶雨林地區瀝青混合料級配設計及路用性能研究[D].長安大學,2007.

[4]彭勇,孫立軍.空隙率對瀝青混合料性能影響[J].武漢理工大學學報（交通科學與工程版）,2009,（05）:826-829.

[5]朱夢良,王民,邱鑫貴.空隙率對瀝青混合料性能的影響分析[J].長沙交通學院學報,2005,（03）:25-31.

項目來源：江西省交通廳科技項目（編號：2015C0022）