瀝青混合料骨料破碎程度影響因素分析

胥 吉

(廣東省長大公路工程有限公司，廣東 廣州 510620)

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瀝青混合料骨料破碎程度影響因素分析

胥 吉

(廣東省長大公路工程有限公司，廣東 廣州 510620)

選取了廣東地區常見的凝灰巖、輝綠巖、花崗巖三種石料，采用SMA-13與AC-13兩種級配類型，通過分析75次、150次、300次三種馬歇爾擊實次數的瀝青混合料在不同篩孔的級配分布變化規律，得出了影響瀝青混合料骨料破碎程度的主要因素，為瀝青混合料配合比設計和施工過程質量控制提供參考。

瀝青混合料，骨料破碎，級配，馬歇爾擊實

在室內馬歇爾擊實試驗過程中，經過成型后的瀝青混合料試件表面常伴有不同程度的骨料破碎現象，在某些硬質巖擊實過程中也常發現；瀝青路面現場碾壓完成后，仔細觀察路表及芯樣外觀，骨料破碎現象常有發現。除了與室內擊實次數、現場壓路機噸位及遍數等外部壓實水平有關外，與石料的堅硬程度、礦料級配類型等瀝青混合料自身特性密切相關。

骨料發生破碎后，瀝青混合料的物理力學性能發生改變，室內馬歇爾試件吸水率增加，影響配合比設計體積參數的計算；室外實體工程易形成質量小缺陷，影響路面長期使用的耐久性。為進一步從理論上分析骨料破碎程度的影響因素，本文采用室內馬歇爾擊實儀進行模擬試驗，通過對不同材質石料、不同礦料級配類型、不同擊實次數的瀝青混合料進行抽提試驗，分析不同篩孔的級配分布變化規律，總結出影響瀝青混合料骨料破碎程度的主要因素。

1 原材料及設計級配

選取廣東地區常見的凝灰巖、輝綠巖、花崗巖三種石料，其主要技術指標如表1所示。采用SMA-13,AC-13兩種級配類型，其設計級配如表2所示。

表1 骨料主要技術指標

表2 設計級配

2 試驗方案

試驗原材料均先按照國家標準篩網篩分成單粒徑集料，再按單個試件的設計級配重新進行二次摻配，以確保級配分析的精確性。按室內馬歇爾試驗標準操作完成試件成型，每組試件5個，擊實次數分別采用雙面75次、150次、300次。待試件冷卻后，進行抽提篩分試驗，得到不同方案的單粒徑篩孔分計篩余百分率變化情況。試驗方案如表3所示。

表3 試驗方案

3 試驗結果及分析

3.1 石料巖性影響

由圖1可知，母巖特性對骨料破碎程度有明顯影響，輝綠巖抵抗破碎能力最強，凝灰巖略次于輝綠巖，花崗巖最差；針對SMA-13與AC-13兩種類型瀝青混合料，其抵抗破碎能力與母巖堅硬程度變化規律一致。瀝青混合料抵抗破碎能力與母巖的堅硬程度密切相關，因此在瀝青路面選材過程中應盡量選用堅硬巖石。

3.2 級配類型影響

由圖1可知，級配類型對骨料破碎程度有明顯影響，骨架結構的SMA-13抵抗破碎能力差于懸浮結構的AC-13；三種母巖得到的級配類型變化規律基本一致：在外部沖擊荷載作用下，骨架結構比懸浮結構更容易發生骨料破碎現象。

在SMA微觀結構中，骨料之間以“點對點”接觸，外部荷載通過骨料與骨料傳遞；當外力超過承受極限時，骨料隨即發生破碎。在AC微觀結構中，懸浮有一定數量的細集料，骨料之間并未完全接觸；外部荷載作用時，細集料起分散和緩沖作用，使骨料不易破碎。因此，在SMA碾壓施工過程中，要適當限制碾壓設備的噸位，避免因過壓而形成質量小缺陷，影響路面長期使用的耐久性。

3.3 擊實次數影響

由圖2～圖4可知，擊實次數對骨料破碎程度有明顯影響，隨著擊實次數的增加，骨料破碎程度逐漸遞增；不同材質石料、不同級配類型的瀝青混合料，變化規律基本一致：增大壓實功，骨料壓碎程度加重。

3.4 級配分布變化規律

由圖1～圖4可知，針對不同材質石料、不同礦料級配類型、不同擊實次數條件下瀝青混合料在不同篩孔的級配分布變化規律基本一致，可以概括為四個區域：

1)4.75 mm～13.2 mm，產生破碎的主要集中區域；

2)1.18 mm～4.75 mm，破碎產物的主要集中區域；

3)0.075 mm～1.18 mm，產生破碎數量與破碎產物數量基本持平，為變化較小區域；

4)<0.075 mm，破碎過程中出現的少量粉末狀顆粒。

4 結語

1)母巖特性對骨料破碎程度有明顯影響，按抵抗破碎能力排序為：輝綠巖>凝灰巖>花崗巖。級配類型對骨料破碎程度有明顯影響，骨架結構SMA比懸浮結構AC更容易發生破碎現象。

2)擊實次數對骨料破碎程度有明顯影響，隨著擊實次數的增加，骨料破碎程度逐漸遞增；增大壓實功，骨料壓碎程度加重。

3)瀝青混合料骨料發生破碎后，4.75 mm～13.2 mm為產生破碎的主要集中區域，1.18 mm～4.75 mm為破碎產物的主要集中區域。

[1] G.D.Airey,A.E.Hunter,A.C.Collop.The effect of asphalt mixture gradation and compaction energy on aggregate degradation [J].Construction and Building Materials,2008(22):972-980.

[2] Randolph Reyes.Determining the degree of aggregate degradation after using the NCAT asphalt content tester [R].Colorado Department of Transportation,1997.

[3] 李德超,王 瑞.混合料生產過程中骨料破碎對HMA體積特性的影響[J].國防交通工程與技術,2008(5):36-40.

[4] Dennis Gatchalian.Role of Aggregate Characteristics on Resistance to Load in SMA[D].Texas A&M University,2006.

[5] Ma Tao,Huang Xiaoming,Zhao Yongli.Degradation Behaviour Analysis of SMA [J].Journal of Wuhan University of Technology-Mater.Sci.Ed，2013(12):1140-1145.

Factors influencing the aggregate degradation of hot-mix asphalt mixtures

Xu Ji

(GuangdongProvinceChangdaHighwayEngineeringCo.,Ltd,Guangzhou510620,China)

The paper selects the common three stone materials including tuff, diabase and granite in Guangdong Area, adopts two aggregate grading types of SMA-13 and AC-13, and concludes the main factors affecting the aggregate degradation of asphalt mixture aggregate by analyzing the 75-time, 150-time and 300-time Marshall compaction asphalt mixtures in the changing law for the grading distribution of the various sleve mesh, so as to provide some reference for the proportional ratio design for the asphalt mixture and quality control of the construction process.

asphalt mixture, aggregate degradation, grading, Marshall compaction

1009-6825(2017)11-0126-03

2017-02-06

胥 吉(1983- )，男，碩士，工程師

U214.75

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