瀝青路面集料級(jí)配穩(wěn)定性的探討

張 宏 亮

(山西省交通建設(shè)工程監(jiān)理有限責(zé)任公司，山西 太原 030012)

1 集料的分類

瀝青混合料對(duì)集料按照規(guī)范要求2.36 mm篩孔為分界線，區(qū)分粗集料和細(xì)集料兩部分。粗集料在規(guī)范中分為不同種類的級(jí)配類型。它們之間的搭配常規(guī)的分為20 mm～30 mm碎石、10 mm～20 mm碎石、5 mm～10 mm碎石、3 mm～5 mm碎石。集料規(guī)格的細(xì)集料分為0 mm～3 mm石屑和0 mm～5 mm石屑兩種類型[1]。

2 粗集料級(jí)配穩(wěn)定性分析

2.1 粗集料級(jí)配離析的原因

粗集料級(jí)配離析的原因一般為重力離析和斷檔離析兩種情況。重力離析是粗集料之間不同粒徑的重力不同，由于集料存放在料場(chǎng)的高度不一致，大粒徑的材料從料堆頂部滑落到料堆底部，因此形成料堆底部的顆粒較大，料堆頂部的顆粒偏小。

2.2 集料的離析與材料粒徑之間的關(guān)系

為了研究粗集料與材料粒徑之間的差異，將20 mm～30 mm碎石、10 mm～20 mm碎石、5 mm～10 mm碎石、3 mm～5 mm碎石四種材料進(jìn)行篩分試驗(yàn)[2]，確認(rèn)材料的變異性。正常篩分記錄表見(jiàn)表1。

表1 原材料篩分記錄表

對(duì)于以上級(jí)配進(jìn)行分析：20 mm～30 mm碎石的主要粒徑為19.0 mm篩孔，它與下一級(jí)的篩孔通過(guò)率的差值為該規(guī)格材料的波動(dòng)狀態(tài)。所以20 mm～30 mm碎石的波動(dòng)差值為50.0%，10 mm～20 mm碎石的主要粒徑為13.2 mm篩孔，10 mm～20 mm碎石的波動(dòng)差為46.0%，5 mm～10 mm碎石的主要粒徑為9.5 mm篩孔，5 mm～10 mm碎石的波動(dòng)差值為81.0%，3 mm～5 mm碎石的主要粒徑為4.75 mm篩孔，3 mm～5 mm碎石的波動(dòng)差值為83.0%。各規(guī)格的材料波動(dòng)數(shù)據(jù)越大說(shuō)明該篩孔的集中度越大，離散程度越小。從碎石的規(guī)格與其關(guān)鍵篩孔的波動(dòng)差值的趨勢(shì)來(lái)看，碎石的規(guī)格越大，其關(guān)鍵篩孔的波動(dòng)差值越小，說(shuō)明材料的集中度較差。但是表1中顯示20 mm～30 mm碎石為50.0%，10 mm～20 mm碎石的波動(dòng)差值為46.0%，數(shù)據(jù)顯示10 mm～20 mm碎石的波動(dòng)差值較大，說(shuō)明該規(guī)格材料不穩(wěn)定，這樣就要進(jìn)一步分析材料的穩(wěn)定性。20 mm～30 mm碎石的關(guān)鍵篩孔與兩側(cè)篩孔的通過(guò)量進(jìn)行比較數(shù)值為44.4%和50.0%。關(guān)鍵篩孔與兩側(cè)篩孔的通過(guò)量波動(dòng)平均值差值在47.2%，20 mm～30 mm碎石的關(guān)鍵篩孔 與兩側(cè)篩孔的通過(guò)量進(jìn)行比較，數(shù)值為35.8%和46.0%。關(guān)鍵篩孔與兩側(cè)篩孔的通過(guò)量波動(dòng)平均值40.4%。關(guān)鍵篩孔與兩側(cè)篩孔的通過(guò)量波動(dòng)平均值越大說(shuō)明材料集中度越小，因此從此處分析10 mm～20 mm碎石的穩(wěn)定性要優(yōu)于20 mm～30 mm碎石。

因此總結(jié)如下：分析粗集料級(jí)配的穩(wěn)定性首先從其關(guān)鍵粒徑與下一級(jí)篩孔通過(guò)率差值越大，說(shuō)明材料的穩(wěn)定性越好。其次對(duì)不符合此趨勢(shì)的碎石規(guī)格進(jìn)一步分析：采用關(guān)鍵篩孔與兩側(cè)篩孔的通過(guò)量波動(dòng)的平均值大小來(lái)確定集料的穩(wěn)定性。采用以上兩種方式對(duì)集料的穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)定。

2.3 粗集料的穩(wěn)定性與取樣的位置的關(guān)系

分別為在料堆底部和正常取樣，模擬材料離析的極限情況。然后計(jì)算出每種材料的關(guān)鍵篩孔的波動(dòng)情況進(jìn)行分析。數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 原材料在料堆底部取樣篩分記錄表

現(xiàn)將粗集料的關(guān)鍵篩孔進(jìn)行分析：15 mm～30 mm碎石關(guān)鍵篩孔，正常篩分通過(guò)率為55.6%降低到24.2%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)級(jí)配波動(dòng)56.5%；10 mm～15 mm關(guān)鍵篩孔通過(guò)率從58.1%降低到43.2%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)級(jí)配波動(dòng)25.6%；5 mm～10 mm關(guān)鍵篩孔通過(guò)率從89.1%降低到72.4%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)級(jí)配波動(dòng)18.8%，3 mm～5 mm關(guān)鍵篩孔通過(guò)率從87.2%降低到82.4%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)級(jí)配波動(dòng)5.5%；從篩分結(jié)果看，材料的規(guī)格越大，它隨著材料的規(guī)格變小而變小。同理對(duì)料堆的頂部取樣也會(huì)得到類似的結(jié)論。

3 細(xì)集料穩(wěn)定性分析

細(xì)集料在瀝青混合料設(shè)計(jì)中一般采用0 mm～3 mm的石屑。在進(jìn)行細(xì)集料篩分實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，常規(guī)的認(rèn)為細(xì)集料離析很輕微。為此，在料場(chǎng)細(xì)集料進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。進(jìn)行不同部位取樣篩分?jǐn)?shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3 細(xì)集料篩分?jǐn)?shù)據(jù)表

從表3中看出，從不同部位取料各個(gè)篩孔的通過(guò)量變化不大，以上數(shù)據(jù)中最大差值為0.075 mm篩孔的通過(guò)率，料堆頂部取樣與正常取樣的差值最大為7.1%。從現(xiàn)場(chǎng)觀察情況看，料堆頂部粉塵聚集在集料的上部，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的雨淋、風(fēng)吹粉塵在細(xì)集料表面形成一層硬殼。所以料堆頂部的0.075 mm篩孔的通過(guò)率檢測(cè)的數(shù)據(jù)偏大，隨之帶來(lái)瀝青混合料的的空隙率變化較大，空隙率是瀝青混合料的關(guān)鍵指標(biāo)。因此加強(qiáng)0.075 mm篩孔的通過(guò)率的穩(wěn)定性是加強(qiáng)混合料質(zhì)量的關(guān)鍵。

4 加強(qiáng)集料穩(wěn)定性的措施

為保證集料的穩(wěn)定性，對(duì)集料采取一些技術(shù)措施：

1)料場(chǎng)堆放的材料不宜過(guò)高，高度不宜超過(guò)12 m，不得采用挖掘機(jī)進(jìn)行上料堆放和碼放，而是采用推土機(jī)層層推平以后再進(jìn)行堆放。

2)料堆的高度不宜超過(guò)4 m，此高度正好是裝載機(jī)上料的最佳高度，有利于集料級(jí)配的穩(wěn)定性。

3)進(jìn)場(chǎng)的原材料經(jīng)過(guò)檢測(cè)以后，放置在料場(chǎng)的前端，此級(jí)配不經(jīng)過(guò)料場(chǎng)推土機(jī)推平的離析，級(jí)配相對(duì)穩(wěn)定。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)粗細(xì)集料級(jí)配的離析分析，得出以下結(jié)論：粗集料的離析與集料的規(guī)格成正比關(guān)系，集料規(guī)格越大，材料離析越大。細(xì)集料頂部與底部的篩分?jǐn)?shù)據(jù)偏差不大，但是嚴(yán)重影響瀝青混合料的質(zhì)量。為此采取有效措施：降低料堆高度不超過(guò)4 m；采用推土機(jī)層層推平進(jìn)行堆料處理；檢測(cè)的原材料防止在料場(chǎng)前端及時(shí)使用保證瀝青混合料的級(jí)配的穩(wěn)定性。