礦料級配對SMA-10瀝青磨耗層性能的影響探討

收稿日期：2023-11-02

作者簡介：程毅（1988—），男，本科，工程師，研究方向：高速公路養護施工。

摘要 為有效探究礦料級配對SMA-10瀝青磨耗層性能的影響，文章選取2.36 mm篩孔為關鍵篩孔，按照20%～32%通篩率設計13種SMA-10礦料級配方案，系統分析了2.36～4.75 mm集料摻量變化對SMA-10瀝青混合料體積指標的影響；從中選取5組典型級配實施路用性能測試，結果顯示：當2.36～4.75 mm集料摻量為4%時，SMA-10瀝青混合料路用性能更加優良，相較于2.36～4.75 mm集料摻量為0%時，其動穩定度、彎拉應變、殘留穩定度及凍融劈裂強度比依次提升19.1%、10.0%、15.4%、10.9%，車轍深度下降5.1%。

關鍵詞 公路工程項目；礦料級配；瀝青磨耗層；路用性能

中圖分類號 U416.2文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）01-0092-03

0 引言

瀝青磨耗層主要是采用優質細粒料及結合料在道路表面鋪設的薄層結構，其厚度較薄，僅為薄層罩面的1/3～1/2，能有效增強路面路用性能，保證車輛運行安全，延長公路使用壽命。現階段，瀝青磨耗層在公路領域應用較為廣泛，常被應用于路面翻新、裂縫修復、路面抗滑層施工中，取得了顯著成效。為有效了解礦料級配對磨耗層路用性能的影響[1]，該文設計了13種SMA-10礦料級配方案，對各種級配下SMA-l0混合料體積指標及路用性能進行測試，得到了最佳礦料級配。

1 原材料

瀝青選用中石油提供的SBS改性瀝青，相關技術指標符合標準要求。

粗、細集料均選用玄武巖，利用專用破碎設備進行碎石化處理，質地潔凈、干燥，棱角性良好；集料力學特性完全符合標準要求。填料選用石灰石磨細礦粉，質地潔凈、干燥，性能優良，相關性能指標完全滿足標準要求[2]。

2 SMA-10配合比設計

SMA-10配合比設計時，取4.75 mm通篩率為28%～

60%，并參考同類設計案例，選取2.36 mm篩孔為關鍵篩孔，按照20%～32%通篩率設計13種SMA-10礦料級配方案[3]，如表1所示。以最佳油石比6%，分別制備13種SMA-10級配的標準試件，測定各種級配下SMA-10混合料體積指標，詳細數據如表2所示。

由表2可知：

（1）根據礦料級配方案1～7制備SMA-10瀝青混合料，相關性能指標完全符合標準要求，按照2%標準逐步降低2.36 mm通篩率，其粗集料及骨架間隙率均顯著增大。

（2）當SMA-10瀝青混合料中2.36～4.75 mm集料摻量增大時，粗集料及骨架間隙率呈現先減后增的變化趨勢[4]。具體變化關系如圖1所示。

由于當前碎石生產技術限制，實際加工過程中無法完全清除2.36～4.75 mm石料，且混合料生產過程中若全部清除該級配范圍集料[5]，將會產生離析現象，造成瀝青溢出。對13種級配混合料檢測結果實施比較分析，發現級配1-9、11、12，增加2.36～4.75 mm集料摻量均能有效提升混合料密實度，具體體現為：混合料內部粗集料、礦料及骨架間隙率下降，毛體積密度降低；減小粒徑2.36 mm集料摻量能顯著提升瀝青飽和度。

3 路用性能試驗研究

根據13種礦料級配SMA-10各項體積指標，并結合4.75 mm通篩率設置標準28%～60%，從中選取較為典型的礦料級配（01、08、11、09、12）實施路用性能檢測，5種級配方案2.36～4.75 mm集料摻量依次為0、2%、4%、6%、8%[6]。

3.1 抗車轍性能

根據相關標準要求，依次制備級配01、08、11、09、12的SMA-10混合料試件，并實施（60 ℃、0.7 MPa）工況下的抗車轍性能檢測，檢測數據如表3、圖2所示。

由表3、圖2可知：

（1）5種方案中，級配11 SMA-l0混合料動穩定度最大，車轍深度最小，抗車轍能力最優。

（2）當2.36～4.75 mm集料摻量小于4%時，其動穩定度顯著增大，車轍深度減小，且2.36～4.75 mm集料摻量每提高2%，其動穩定度提高7%，車轍深度下降2%[7]。

3.2 低溫抗裂性能

按照標準要求，分別制備5種礦料級配下的SMA-10混合料梁式構件，其規格為300 mm×100 mm×50 mm，并分別實施低溫抗裂性能測試[8]，測試結果如圖3所示。

由圖3可知：

（1）5種級配方案中，級配11SMA-l0混合料低溫抗裂性能最佳。

（2）當SMA-10混合料中2.36～4.75 mm集料摻量小于4%時，其摻量越大混合料彎拉應變越大，梁式構件脆性減小，抗裂性能增大。

（3）當2.36～4.75 mm集料摻量大于4%時，其摻量越大，混合料彎拉應變越小，但均不低于7 000 με，滿足相關標準要求。

3.3 抗水損害性能

按照標準要求，分別制備5種礦料級配下的SMA-10混合料圓柱形試件，并實施凍融劈裂強度檢測，得到各種級配條件下SMA-10混合料抗水損性能[9]，具體如圖4所示。

由圖4可知：

（1）相較于2.36～4.75 mm集料摻量為0%的SMA-10混合料，其他摻量的SMA-10混合料抗水損性能更加優良。

（2）當2.36～4.75 mm集料摻量為4%（級配11）時，其殘留穩定度及凍融劈裂強度比最大，抗水損性能最佳。

（3）當2.36～4.75 mm集料摻量大于4%時，其抗水損性能有所降低，但其凍融劈裂強度比仍處于75%以上，抗水損能力優良[10]。

4 結論

綜上所述，該文選取2.36 mm篩孔為關鍵篩孔，按照20%～32%通篩率設計13種SMA-10礦料級配方案，系統分析了2.36～4.75 mm集料摻量變化對SMA-10瀝青混合料體積指標及路用性能的影響，具體結論如下：

（1）全部清除2.36～4.75 mm集料后，按照2%標準逐步降低2.36 mm通篩率，級配1-7條件下的SMA-10瀝青混合料粗集料及骨架間隙率均顯著增大。

（2）由于當前碎石生產技術限制，實際加工過程中無法完全清除2.36～4.75 mm石料，且混合料生產過程中若全部清除該級配范圍集料，將會產生離析現象，造成瀝青溢出。級配1-9、11、12，增大2.36～4.75 mm集料摻量，SMA-10混合料內部粗集料、礦料及骨架間隙率下降，毛體積密度降低。

（3）當2.36～4.75 mm集料摻量為4%（級配11）時，SMA-10瀝青混合料路用性能更加優良，相較于未摻加2.36～4.75 mm集料時，其動穩定度、彎拉應變、殘留穩定度及凍融劈裂抗拉強度比依次提升19.1%、10%、15.4%、10.9%，車轍深度下降5.1%。

參考文獻

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