瀝青混凝土馬歇爾試件穩定度問題研究

宋春艷

(雙鴨山市公路事業發展中心，黑龍江 雙鴨山 156533)

1 研究影響馬歇爾試件穩定度的原因

1.1 原材料強度

(1)粗集料

在進行室內馬歇爾試件穩定度試驗中，粗集料本身的強度影響著整體瀝青混合料穩定度的走向。根據規范要求：所選用的粗集料包括碎石、破碎碎石、鋼渣等但必須保證原材料的表面潔凈、干燥且粗糙。物理指標如表1。

當粗集料物理性能無法滿足時，將造成馬歇爾試件抗變形能力下降從而影響強度。

表1 物理指標表

(2)細集料

細集料中影響強度的主要物理性能指標為砂當量指標。根據規范要求，高速公路、一級公路中細集料砂當量不小于60%，當砂當量小于60%時，代表此批細集料粘性土或雜質較多，無法滿足對馬歇爾試件強度的要求。

(3)礦粉

在礦粉中消石灰的摻量決定了石料對瀝青的抗剝落能力，使得瀝青混合料整體強度有所提升。因此選擇符合要求的礦粉，也是對馬歇爾試件強度的間接控制。

1.2 瀝青的選擇

當前我省公路建設中瀝青混凝土所用的瀝青基本為兩種：90#基質瀝青和改性瀝青。由于改性瀝青自身粘結強度的原因，在原材料相同、瀝青用量相同、拌和時間相同、拌和工藝相同的前提下，改性瀝青所制的馬歇爾試件強度普遍比90#基質瀝青所制的高。因此選擇適合當前施工工藝的瀝青也是影響馬歇爾穩定度的重要因素。

1.3 配合比的設計

(1)目標配合比

①在進行瀝青混合料目標配合比設計時應參照美國Superpave的范圍及限制區制定符合當前情況的配合比。對于原材料級配曲線應控制在黑龍江調整型級配曲線之內且盡量不穿過“三角區”。

②在進行目標配合比設計中應當讓級配曲線趨于中值的位置，方便為后續的生產配合比調控提供條件。

③在確定最佳瀝青用量時，其變量OAC應在試驗中不斷進行調整。瀝青用量過高導致試件整體抗高溫性和形變能力較差；瀝青用量過低導致瀝青飽和度不夠，混合料內部空隙較大，影響整體質量。

(2)生產配合比

在進行基于目標配合比確定的生產配合比馬歇爾試驗中，根據拌合站產出的熱料對配合比進行及時調整并以±0.3%或±0.5%的瀝青含量進行馬歇爾試驗，通過對瀝青用量的調整，尋找最佳瀝青用量及最適合當前條件下的穩定度從而確定當前目標配合比能否投入生產。

1.4 拌和條件及制件手法

在上述條件全部相同的條件下，拌和條件和制件方法也會影響影響馬歇爾強度。無論是室內試驗還是拌合站的成品出料，瀝青混合料拌和溫度過高，極易導致瀝青老化，對瀝青與礦料的粘結性造成不可逆的影響。無法保證正常的粘結性，對試件整體強度造成的損失較大；拌和溫度過低，導致瀝青流動性不良，瀝青飽和度低，瀝青與礦料之間粘結性不佳，同樣對強度有所損失。

制件過程中溫度過低，擊實遍數少，造成礦料間隙率過大，礦料與礦料之間空隙較大，在浸水馬歇爾試驗中試件中含水量高，抗形變能力減弱，會降低馬歇爾試件強度。

2 研究結果

根據上述條件進行模擬試驗。本次試驗選擇兩種S1，S2石料，其物理性能如表2。

表2 物理性能表

根據當前S1、S2兩種混合料進行配合比設計得出P1、P2兩種配合比。

圖1 P1、P2兩種配合比注：P1配合比為科學標準的配合比；P2為經過“三角區”且超出黑龍江標準線的配合比

根據當前進行情況模擬，瀝青采用改性瀝青L1和90#基質瀝青L2，在瀝青用量確定為4.5%的條件下可能出現一下8種情況，即為S1，P1，L1;S1，P2，L1;S2，P1，L1;S2，P2，L1和S1，P1，L2;S1，P2，L2;S2，P1，L2;S2，P2，L2。對保證瀝青種類、瀝青用量、拌和條件和制件手法相同的條件下對四種情況進行馬歇爾制件并進行強度試驗，試驗結果如表3，表4。

表3 試驗結果

表4 試驗結果

3 研究結果分析

根據模擬試驗得出結論，瀝青種類是馬歇爾試件強度的先決條件，改性瀝青整體強度效果強于基質瀝青；同理科學合理的配合比和原材料同樣決定了馬歇爾試件強度。但是，在實際施工中，馬歇爾強度不宜太高，可超過規范規定的100%即16 kN左右，如果強度過高，達到150%～200%時，對抗高溫性有顯著提高但抗低溫性較差，易開裂；馬歇爾試件強度過低，無法滿足規范要求與實際需要，則不允許使用。在實際施工中應不斷對各個變量進行調整，確定最佳的穩定度。