集料特性對瀝青路面抗滑性能的影響分析

■王 丹，仲燕飛，劉珂珂 ■．重慶交通大學(xué)交通運輸學(xué)院，重慶 400074;．重慶交通大學(xué)土木建筑學(xué)院，重慶 400074

集料在瀝青混合料中占有很大的比例，通常為90%左右，粗集料在瀝青混合料中能夠形成集料骨架，為細集料的填充提供空間。集料性質(zhì)的好壞直接影響著瀝青混合料的性能，比如粗集料的磨光、磨耗和壓碎值等力學(xué)性能指標(biāo)決定著此集料可否用作瀝青路面抗滑表層。在我國，選擇瀝青路面抗滑表層材料時，相關(guān)人員更青睞于玄武巖、花崗巖等力學(xué)性能優(yōu)良的集料，而對力學(xué)性能較差的石灰?guī)r基本不予考慮(盡管一些試驗研究得出石灰?guī)r與瀝青的粘附性比玄武巖要好的結(jié)論［2］)。本文以一種玄武巖和一種石灰?guī)r為試驗集料，在研究兩種集料基本物理力學(xué)性能的基礎(chǔ)上，通過玄武巖和石灰?guī)r分檔摻配來分析摻配方法在工程應(yīng)用上的可行性。

1 集料實驗

1．1 集料基本試驗

本文選用具有代表性的玄武巖和石灰?guī)r作為集料試驗對象，根據(jù)公路工程集料試驗規(guī)程(JTG E42-2005)［4］的試驗結(jié)果如下表1所示。

表1 集料試驗結(jié)果匯總表

由上表可知，所選集料密度、吸水率、磨耗值、壓碎值、黏附性等技術(shù)指標(biāo)都符合所要求的。另外還增加了沖擊值試驗、針片狀顆粒含量試驗以及粗集料的含泥量試驗，其中石灰?guī)r的針片狀顆粒含量過大，這可能是在石料場破碎時破碎工藝有所欠缺所致。

1．2 粗集料力學(xué)試驗

集料的磨光值是評價路面微觀構(gòu)造水平的指標(biāo)，它反映石料抵抗被磨光能力的大小，磨光值大的石料在輪胎的長期作用下，能夠長時間保持其粗糙微觀構(gòu)造，保持路面有較大濕抗滑力。路面長期受到汽車輪胎的摩擦、沖擊和碾壓等一些外界環(huán)境的綜合作用，路面要維持較高水平的抗滑能力就要求石料在輪胎作用下不至于磨損太大。集料的壓碎值是評價石料抵抗壓碎性能的指標(biāo)。路面石料長期受輪胎的摩擦、沖擊和碾壓等綜合作用，要維持較高水平的抗滑能力，要求石料在輪胎作用下，不至于磨損太大，壓碎太多。

從試驗結(jié)果看出，不同的集料隨磨耗轉(zhuǎn)數(shù)的增加其磨耗損失率呈線性增加的趨勢，其中，石灰?guī)r的增加速率要大些，玄武巖集料磨耗損失率很緩慢。這說明石灰?guī)r抵抗磨耗、撞擊的能力相比于玄武巖要差。石灰?guī)r和玄武巖的磨耗損失與磨耗轉(zhuǎn)數(shù)之間都有很好地線性相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)高達0．97。

玄武巖和石灰?guī)r集料壓力和壓碎值的相關(guān)性很高，并且兩條線性關(guān)系圖幾乎是平行的。隨著荷載(壓力)的增加，集料壓碎值逐漸增大，但是增加的幅度不是很大，說明集料抵抗荷載的能力比較好。

2 混合料試驗

2．1 試驗方案

通過選用的石灰?guī)r和玄武巖集料基本試驗后，考慮依照0～1．18mm、1．18～3mm、3～5mm、5～10mm、10～15mm 分檔摻配［5］。

2．2 試驗結(jié)果及分析

試驗結(jié)果見下表所示。

表2 各組合方案體積指標(biāo)匯總

表中的五種摻配組合方案的體積指標(biāo)均能滿足規(guī)范要求。孔隙率太小路面在一段使用時間后會出現(xiàn)泛油等病害，孔隙率太大會使雨水等進入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部，導(dǎo)致水損害等病害的發(fā)生。本次試驗中試驗組合的孔隙率都在4%左右，具有很好的實用價值。另外，礦料間隙率和瀝青飽和度指標(biāo)基本落在規(guī)范要求的中值附近，體積指標(biāo)相對穩(wěn)定。綜上，玄武巖和石灰?guī)r分檔進行組合摻配，不僅可以充分利用云南豐富的石灰?guī)r資源而且可以借助玄武巖的高磨光、低壓碎和低磨耗值的優(yōu)勢使玄石摻配后的路面在設(shè)計壽命期內(nèi)提供安全舒適、抗滑性能優(yōu)良的效果。

3 結(jié)束語

(1)石灰?guī)r與瀝青的粘附性要好于玄武巖的，兩種集料的密度相差不大但石灰?guī)r的吸水率相對于玄武巖要小。(2)對于石灰?guī)r和玄武巖的主要力學(xué)指標(biāo)，隨著磨耗轉(zhuǎn)數(shù)的增加，磨耗損失率都呈現(xiàn)增大的趨勢，并且石灰?guī)r的損失速率變化要大些，玄武巖集料磨耗損失率相對平緩。玄武巖和石灰?guī)r集料的壓碎值相關(guān)性很高，都達到0．96，隨著壓力的增大，壓碎值增大。(3)從玄武巖和石灰?guī)r分檔摻配的五種組合方案的體積指標(biāo)均滿足規(guī)范要求可以說明，兩者的摻配具有很高的工程實用價值，也可為其他缺少玄武巖集料地區(qū)選擇抗滑路面材料時提供技術(shù)參考。

［1］黃云涌．瀝青路面抗滑試驗研究［J］．公路交通科技，2002．

［2］鄧敏．砂巖在瀝青路面表層中的應(yīng)用評價［D］．重慶交通大學(xué)，2007．

［3］JTG F40-2004．公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范［S］．

［4］JTG E42-2005．公路工程集料試驗規(guī)程［S］．

［5］胡超．混合粗集料抗滑表層配制技術(shù)與性能分析［D］．西南交通大學(xué)，2008．

［6］JTG E20-2011．公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程［S］．