普通機制砂瀝青混合料AC-25組成設計及應用

彭少龍 馮波 韋增增 陸賢芬

摘要：

為優化粗粒式石灰巖瀝青混合料AC-25的組成設計，采用0～4.75 mm普通機制砂作為細集料，設計了8組AC-25的生產配合比曲線進行應用分析，結果表明：普通機制砂瀝青混合料AC-25的19 mm、9.5 mm、4.75 mm、

2.36 mm、0.6 mm、0.075 mm的通過率宜分別控制在78%、43%、30%、22%、12%、6%;熱料倉（0～3 mm）、礦粉的用量分別按19%、3%設計的普通機制砂瀝青混合料AC-25在高溫120 ℃～160 ℃下振動、搓揉碾壓易成型密實、路面均勻，下面層普通機制砂瀝青路面殘留空隙率為4%±1.5%，其漢堡車轍深度<6 mm時高溫穩定性能良好。

關鍵詞：

道路工程;瀝青混合料;機制砂;空隙率;高溫穩定性

文獻標識碼：U416.02-A-13-037-4

0 引言

在交通荷載與氣候條件作用下，瀝青混合料組成設計的目標是提高其抗剪切強度、斷裂強度和臨界應變。瀝青混合料的抗剪切強度依賴于粗集料與瀝青膠（砂）漿之間的粘聚力、粘附性及瀝青砂漿的填充密實性 [1-2]。與傳統的AC-25組成設計采用石屑做細集料相比，本文AC-25采用普通機制砂作為細集料，普通機制砂的顆粒形狀、級配、潔凈度提高了瀝青膠（砂）漿與粗集料間的粘聚力與粘附性，瀝青膠（砂）漿均勻分散裹附在粗集料表面，攤鋪碾壓過程中粗集料間相互傳遞嵌擠咬鎖易于成型穩定，保證下面層普通機制砂瀝青路面粗糙、均勻、密實。

1 普通機制砂混合料AC-25的組成設計

瀝青混合料的瀝青與礦料材料檢測結果如下頁表1、表2所示，其中，細集料（0～5）mm是采用碎石加工的普通機制砂，與傳統的石屑“兩頭多”相比，普通機制砂采用碎石作為原材料，采用專用制砂機進行加工，其更潔凈、棱角性好，2.36 mm的通過率在72%以上，級配中的有效成分即0.15～1.18 mm約為40%，0.075 mm的通過率≤15%。

本文從拌和樓各熱料倉取料篩分，熱料倉集料的篩分結果如下頁表3所示、礦粉的密度試驗結果如下頁表4所示。

瀝青混合料依靠集料間的嵌擠和瀝青膠砂的填充密實形成其抗剪強度，其中，細集料、礦粉的用量設計及其形成的瀝青膠（砂）漿在粗集料表面的有效裹附最為關鍵，過多或者富余的自由瀝青膠（砂）漿會降低瀝青混合料的抗變形能力及因其局部聚集影響在攤鋪過程的分布均勻性。廣西高速公路瀝青路面下面層AC-25采用普通機制砂做細集料的經驗較少，為此，本文按經典的粗顆粒斷級配設計思路

[3-4]，設計八條級配曲線（見表5、圖1），油石比為3.8%、礦粉用量為3%，擬找出機制砂瀝青混合料AC-25的細集料用量。

普通機制砂瀝青混合料AC-25的馬歇爾試驗結果如表6所示。

由表4、表6、圖1可知：AC-25的八條曲線：19 mm、9.5 mm、4.75 mm、2.36 mm、0.6 mm、0.075 mm的通過率分別為72.1%～78.8%、38.0%～45.7%、28.1%～30.2%、21.8%～23.5%、10.9%～12.0%、4.2%～4.4%，其中，礦粉的用量為3%、熱料倉（0～3）mm為18%～21%。AC-25的馬歇爾試驗結果毛體積相對密度為2.447～2.500、空隙率相應為2.8%～4.9%。

級配二是級配一基礎上調粗（將0～3 mm減1%，22～30 mm加1%），空隙率反而下降0.5%;級配三是在級配二基礎上調細（將6～12 mm減2%，0～3 mm加2%），空隙率反而增加1.6%;級配四是在級配三基礎上調粗（將0～3 mm減2%，12～16 mm、22～30 mm分別加了1%），空隙率反而下降1.3%;級配五在規范曲線范圍之內，空隙率反而更大;級配六在級配五基礎上調細（將12～16 mm減1%，0～3 mm加1%），空隙率下降0.5%;級配七在級配五基礎上再調細（將12～16 mm

減2%，0～3 mm加2%），空隙率下降0.3%;級配八在級配四基礎上調細（將16～22 mm減2%，6～12 mm加2%），空隙率增加0.2%。

級配三、級配五、級配六、級配七的普通機制砂瀝青混合料AC-25的空隙率在4.5%～4.9%之間，說明AC-25采用3%礦粉、18%～21%的熱料倉（0～3）mm的組成設計相對合理。

選取級配六進行性能驗證，其中，級配六AC-25的19 mm、9.5 mm、

4.75 mm、2.36 mm、0.6 mm、0.075 mm的通過率分別為

78.8%、45.4%、29.1%、22%、11.3%、4.3%，3.8%油石比下其空隙率為4.5%，熱料倉（0～3）mm、礦粉用量分別為19%、3%。級配六普通機制砂瀝青混合料AC-25的車轍試驗結果如表7所示。

級配六普通機制砂瀝青混合料AC-25的水穩定性試驗結果如表8、表9所示。

由表9可知，普通機制砂瀝青混合料AC-25凍融劈裂抗拉強度比均滿足設計文件技術要求，用堿性的普通硅酸鹽水泥等量代替礦粉，瀝青膠漿的黏度增大，AC-25的劈裂抗拉強度相應增大約35%，其摻量宜為1%。

2 普通機制砂瀝青混合料AC-25的工程應用及檢驗

按級配六推薦的生產配合比設計曲線，施工標準配合比中熱料倉（0～3）mm、礦粉用量分別為19%、3%進行設計，福格勒攤鋪機螺旋撥動粗顆粒（4.75～9.5）mm、（9.5～13.2）mm、（13.2～16）mm、（16～19）mm逐級傳遞嵌擠均勻分布，（0～2.36）mm有效分散裹附在粗集料表面，普通機制砂AC-25的動穩定度

（60 ℃）在（1 500～2 700）次/mm，高溫120 ℃～160 ℃下振動、搓揉碾壓，瀝青路面無推移、軟彈、泛漿，瀝青路面殘留空隙率為4%±1.5%。

現場取普通機制砂瀝青混合料AC-25制作標準馬歇爾試件，浸水0.5 h、48 h馬歇爾穩定度分別為8.88 kN、8.87 kN（見表10）。

普通機制砂下面層瀝青路面均勻密實不滲水、試件的空隙率為2.9%～5.0%（見表11）。

在普通機制砂下面層瀝青路面試驗段鉆芯取樣，其位置為行車道左、右輪跡帶上，樁號為Yk127+420、Yk127+400距中央路緣石5 m和Yk127+360、Yk127+320距中央路緣石7.5 m。芯樣直徑為150 mm，切取上面層75 mm進行漢堡車轍試驗，車轍行走次數為8 000次，試驗條件為空氣溫度60 ℃，試驗結果

如表12所示。

3 結語

（1）粗粒式瀝青混合料AC-25的組成設計宜采用普通機制砂做細集料、1%普通硅酸鹽水泥做填料。

（2）普通機制砂瀝青混合料AC-25的19 mm、9.5 mm、4.75 mm、2.36 mm、0.6 mm、0.075 mm的通過率宜分別控制在78%、43%、30%、22%、12%、6%。

參考文獻

[1]孫立軍，譚憶秋，胡小弟，等.重載交通下瀝青混合料設計方法的新思考[C].第一屆全國公路科技創新高層論壇論文集公路設計與施工卷，2002.

[2]王家舒，高 英.瀝青混合料體積指標對路用性能的影響[J].江蘇大學學報（自然科學版），2018，39（5）：604-610.

[3]沙慶林.SAC和其他粗集料斷級配的礦料級配設計方法[J/OL].公路，2005（1）：143-150.

[4]譚憶秋，姚 李，張 銳，等.級配對密級配瀝青混合料體積指標的影響[J].中外公路，2012，32（1）：213-217.

收稿日期：2021-03-22

作者簡介：

彭少龍（1969—），高級工程師，主要從事公路工程建設技術管理工作;

馮 波（1978—），高級工程師，主要從事公路工程建設技術管理工作;

韋增增（1997—），碩士研究生，研究方向：道路材料、施工技術等;

陸賢芬（1982—），工程師，主要從事道路結構與材料的研究工作。