礦粉性能指標對瀝青混合料高溫穩定性影響的研究

于輝

[摘要]礦粉在瀝青混合料中一般僅占6%左右，但瀝青與礦料之間相互作用后，在礦料表面產生的結構瀝青是瀝青混合料結構形成的決定因素，結構瀝青對瀝青混合料的高溫穩定性有很大的影響，由此可見研究礦粉性能指標對瀝青混合料高溫穩定性能的影響是有著非常重要的意義。

[關鍵詞]礦粉；瀝青混合料；瀝青膜厚度；高溫穩定性

[DOI]1013939/jcnkizgsc201625185

1概述

我國在“十二五”期間，公路工程建設的成績十分斐然，公路網絡不斷地在延伸，到2015年年底全國公路通車總里程達457萬千米，高速公路里程已突破12萬千米。我國高等級公路上的路面結構按力學特性主要分為剛性路面（主要是水泥砼路面）和柔性路面（瀝青路面），其中瀝青路面約占75%左右，隨著國民經濟快速發展，交通量的不斷增長，車輛迅速大型化且嚴重超載，導致了很多高速公路瀝青路面均呈現出一定的早期破壞，瀝青混合料在高溫下為彈性體，勁度較小，在渠化交通下，容易形成車轍推移及其變形。眾所周知瀝青混合料是由粗集料、細集料、礦粉和瀝青形成的多極空間網狀結構的分散系，雖然礦粉在瀝青混合料當中所占比例不大，一般為混合料質量的6%左右，但瀝青與礦料之間相互作用后，在礦料表面產生的結構瀝青是瀝青混合料結構形成的決定因素，結構瀝青對瀝青混合料的高溫穩定性有很大的影響，由此可見研究礦粉性能指標對瀝青混合料高溫穩定性能的影響是有著非常重要的意義。

2礦粉的物理指標

目前，我國的規范中瀝青混合料只對礦粉做了簡單要求，如表觀相對密度、含水量、粒度范圍、外觀和親水系數等，而在工程實踐中經常會發現在瀝青和礦粉都符合規范要求時，混合料的性能反而不盡如人意。當發現混合料性能不能滿足要求時，有時僅考慮改變瀝青用量、瀝青種類以及礦料的級配，而不考慮礦粉的性質，諸如顆粒形狀、棱角、表面性狀等因素的影響，導致結果有偏差，鑒于此為了研究礦粉技術指標對瀝青混合料高溫穩定性能的影響，分別在吉林省內生產的礦粉選取了六種材料，進行了顆粒組成及比表面積實驗，由于《規范》規定的粒度范圍要求受篩分試驗條件的限制，只對06mm，015mm，0075mm篩孔的通過率提出了技術要求，而礦粉中小于0075mm以下粉體的粒度分布情況對粉體的比表面積等技術指標對瀝青混合料高溫性能的影響較大，所以分別采用了篩分試驗及激光粒度分布儀進行粒度組成檢測，最終采用激光粒度分布儀測試礦粉的顆粒組成結果，表1與表2就是有關礦粉細度參數及粒度范圍結果。

3瀝青膜厚度的計算

在瀝青混合料中為了使瀝青混合料具有良好的高溫抗車轍等特性，就必須要保證在礦料表面產生的結構瀝青有一定的厚度，瀝青膜厚度對瀝青混合料性能影響非常大，瀝青膜越厚瀝青混合料的耐久性越好，瀝青膜越薄，瀝青混合料越脆，越易產生開裂和剝落。在瀝青混合料配比設計過程中，由于各種礦粉的物理化學指標不盡相同，其組成的瀝青混合料最佳瀝青用量也有差異，所以先針對所使用的礦粉進行瀝青混合料試驗，確定瀝青混合料的最佳油石比。由于本研究考慮了礦粉本身的比表面積的大小，所以采用了實測的集料比表面積來計算瀝青混合料的瀝青膜厚度。見表3。

4礦粉對瀝青混合料高溫穩定性影響的研究

瀝青混合料的塑性變形被認為是主要的瀝青路面病害形式，主要表現為車轍、推移和擁包，在使用期間，很大部分塑性變形發生在短時間的高溫時間內，我國規范規定用車轍試驗評價瀝青的高溫穩定性。

車轍試驗的試驗荷載為試驗輪與試件接觸壓強為07Mpa±005Mpa，施加的總荷重約為78kg。試驗溫度采用60±1℃，試件放入恒溫室養生時間為不少于5小時，也不得多于24小時。行走距離為23±1cm，行走速度為42±1次/min，行走方向與試件成型碾壓方向一致。

得到瀝青膜厚度與動穩定度關系見表5。混合料在最佳瀝青用量情況下，瀝青膜厚度和動穩定度的關系見圖1。

如果瀝青混合料的動穩定度要滿足《規范》規定的大于800次/mm，瀝青膜厚度應該大于835μm。

為了使分析更全面，下面以不同礦粉組成的混合料在最佳瀝青用量和油石比為5%等情況下，瀝青膜厚度與動穩定度的分析，作為對前面分析的補充，圖示情況見圖2與表6。

從以上分析可以得出有關礦粉性能指標對瀝青混合料高溫穩定性影響的如下結論：

（1）瀝青混合料的瀝青膜厚度宜大于847μm；

（2）假定瀝青混合料的最佳瀝青用量范圍為45%～5%，計算礦粉的比表面積在194m2/kg～218 m2/kg，由此得到，礦粉的比表面積不宜超過220 m2/kg。

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