骨架密實型瀝青混合料配合比優化設計分析

李金梅

摘要：骨架密實型瀝青混合料在高速公路中應用極廣，主要是由于其本身具有高密度、小空隙、強滲水和高溫性能好等優點。本文以集料嵌鎖理論為基礎，在充分借鑒了Superpave限制區和控制點的有點擊馬歇爾方法在我國的運用實踐經驗，結合集料表面構造及堆積特性，提出了一種新的骨架密實型瀝青混合料配合比的優化設計方法。

關鍵詞：瀝青混合料；骨架密實；配合比；設計方法

本試驗中所采集的原材料均來自京山玄武巖和泰州石油化工總廠SH270#重交道路瀝青。經過室內的試驗測試，得出最佳的瀝青混合料配合比設計。

1.瀝青混合料礦料級配設計

以Superpave的控制點和限制區作為參照標準來對級配曲線做調整，結合工程實踐中總結的經驗和有關理論分析，可確定SDA C213型礦料的級配，并使其與AC213I型混合料做出比對，礦料的級配組成如表1所示。

在瀝青混凝土中，細集料的搗實密度可根據處于空隙位置的經常被擠壓的細集料的嵌鎖特性而知。試驗發現，當粗集料的空隙被填充后會導致其空隙率出現改變，其變動數值與填充物的空隙率相同。當發現填充物空隙率比粗集料堆積空隙率高時，則表明填充物已將粗集料骨架擠裂，并未形成齒合嵌鎖結構；而當填充物空隙率地域粗集料搗實空隙率時，則表明未能填滿空隙，結構密實度不足。也就是說，骨架密實結構型級配中填充物的變化在松散空隙率和搗實空隙率兩者之間為合理。根據試驗中的級配設計，其屬于骨架密實型結構，SDAC-13粗、細集料體積指標如表2所示。

2.確定油石比

混合料的最佳油石比確定用馬歇爾方法。試驗中我們分別擊實4.0%，4.5%，5.0%，5.5%，6.0%馬歇爾試件，通過運算分別得出試件的毛體積密度、空隙率、飽和度、穩定度及流值后，再以有關規范為標準，計算并確定級配的最佳比值（如表3所示）。表4為所參照的瀝青混合料性能指標。

3.性能測試及分析

本文以AA SH TO 283凍融劈裂殘留強度的比值為依據，對瀝青混合料的水穩定性進行評價。因路面實際孔隙率為6%±1%，根據馬歇爾擊實儀成型試件，進行分組試驗（包括非條件試驗和條件試驗兩種）。其中，非條件試驗需將用塑料袋密封的試件放入25℃的水中≥2h，另一組則需把試件真空飽水15min后置于-80℃的條件中冷凍16h，然后在60℃的溫度下放置24h，在再置入25℃水中2h后方可進入試驗階段。在不浸水的情況下，通過車轍試驗來對瀝青路面的高溫穩定性進行科學的評價，結果顯示，當試驗溫度在60℃時，輪壓達到0.7MPa。

該試驗結果表明，SDA C213有極好的穩定性和抗高溫變形性，根據試驗凍融劈裂殘留強度與AC213I的比值對比，可得出其抗水損壞性優良。也就是說，該種方法進行設計配比出的混凝土力學強度較高、穩定性較好、抗水損壞性優良，且粗糙的表面能更好的發揮抗滑性能。足見，AC213I是以最佳級配原理設計的一種連續性密級配，與富勒曲線相吻合，且高于Sup2125級配控制區。這些都證明它具有較好的抗滲水性、抗水損耗性和低孔隙率等優點，但同樣也有因密實度過高，導致高溫高交通負載情況下容易發生車轍變形、耐磨性和抗滑性較弱的缺點。

結論：綜上，本文以Superpave的限制區和控制點為基礎來設計礦料級配，并根據不同集料堆積性特點來分別對其骨架嵌鎖特性做出客觀的評價和準確的選擇，所得的礦料級配屬于骨架密實型結構。根據測試結果可知，SDA C213型瀝青混合料的凍融劈裂殘留強度比為89%，動穩定度為2406次mm，證明其抗水損壞能力和抗高溫車轍性能均為良好，加之表面是粗糙紋理，符合高速公路的抗滑要求。endprint