細集料對瀝青瑪蹄脂碎石水穩定性影響的試驗研究

趙德鵬

(黑龍江省公路勘察設計院)

細集料對瀝青瑪蹄脂碎石水穩定性影響的試驗研究

趙德鵬

(黑龍江省公路勘察設計院)

細集料的類型與質量是瀝青瑪蹄脂碎石混合料設計重要控制因素。采用凍融劈裂試驗方法，針對機制砂、石屑與天然砂三種材料，分析了細集料類型對其水穩定性能的影響規律，提出瀝青瑪蹄脂碎石混合料應使用機制砂，并嚴格控制其棱角性與壓碎值。

細集料;瀝青瑪蹄脂碎石;水穩定性

1 引言

目前我國公路路面瀝青混合料常用的細集料主要有石屑、機制砂與天然砂。其中，最常采用的石屑，由于含有較多的雜質，針片狀顆粒較多，在重載作用下容易被壓碎，易導致混合料內部出現微裂紋等損傷，路面易發生水損害。而天然砂，由于自身棱角性不足而被認為易于碾壓，但因為同瀝青粘附性很差，也容易發生水損害。機制砂的顆粒形狀、物理特性、表面特性與力學特性都優于前兩種材料，對瀝青瑪蹄脂碎石混合料的設計顯得更為重要。在德國ZTV Asphalt-StB94規范中規定，機制砂與天然砂的比例必須大于1∶1，即在瀝青混凝土中細集料的機制砂必須大于天然砂。雖然目前各地開始重視機制砂的應用，但對材料的規格往往重視不足，因此選擇三種棱角性差異顯著的材料，通過細集料對瀝青混合料水穩定性能影響的試驗研究，分析棱角性與壓碎值兩項指標，作為細集料比選的控制指標的可行性。

2 細集料選擇與性能

選擇石灰巖機制砂、玄武巖石屑與石英巖天然砂開展研究。其原材料的顆粒組成情況通過篩分的測試結果見表1。

表1 細集料主要篩孔篩分結果

為評價細集料的顆粒形狀、表面紋理以及級配特征，采用T 0344細集料棱角性試驗(間隙率法)測試三種細集料的間隙率，其測試結果見表2。

表2 細集料間隙率測試結果

由表2可以看出無論是原材料、單檔集料，還是合成級配下的集料，三者間隙率從大到小排序均是石屑、機制砂、天然砂;其中石屑和機制砂間隙率接近，天然砂與二者相差較大。其原因在于石屑含有的扁平細長顆粒在堆積過程中可能平躺或者傾斜，從而使它的下方留有較大的空隙，使測得的間隙率增大;機制砂近乎正方體，顆粒規整，顆粒間空隙均勻，同樣可以獲得大的間隙率;天然砂圓滑，接近球形，堆積時顆粒相互間易于滑動，間隙會被最大程度的填充，因此測得的間隙率較小。

可見僅用這一項指標難以有效區分石屑與天然砂，因此要進一步測試細集料的壓碎值等物理指標，試驗結果見表3。

表3 細集料壓碎值、砂當量試驗

試驗結果表明，機制砂壓碎值最小。

3 瀝青瑪蹄脂碎石的水穩定性

選用的瀝青瑪蹄脂碎石混合料SMA-13，其級配見表4，采用的是90#道路石油瀝青，瀝青混合料的瀝青用量為5.5%。

表4 瀝青瑪蹄脂碎石混合料級配

瀝青混合料凍融劈裂試驗結果見表5。

表5 SMA-13凍融劈裂試驗結果

試驗結果表明，機制砂SMA的水穩定能最好。

4 結語

將細集料性能與瀝青瑪蹄脂水穩定性系統分析，可見機制砂作為細集料具有較高的強度，其中針片狀含量的顆粒較少，能夠保證混合料在碾壓與車輛荷載的作用下具有較高的強度與穩定性。石屑壓碎值最大，說表明在外界荷載作用下，容易發生壓碎、壓斷現象，從而可能導致混合料內部產生損傷，進而造成混合料強度與耐久性不足。

從瀝青瑪蹄脂碎石的水穩定性與耐久性而言，應選用機制砂，同時以棱角性與壓碎值作為細集料的控制指標。

U416.217

C

1008-3383(2012)11-0132-01

2012-05-29