瀝青路面集料級配穩定性的探討

張 宏 亮

(山西省交通建設工程監理有限責任公司，山西 太原 030012)

1 集料的分類

瀝青混合料對集料按照規范要求2.36 mm篩孔為分界線，區分粗集料和細集料兩部分。粗集料在規范中分為不同種類的級配類型。它們之間的搭配常規的分為20 mm～30 mm碎石、10 mm～20 mm碎石、5 mm～10 mm碎石、3 mm～5 mm碎石。集料規格的細集料分為0 mm～3 mm石屑和0 mm～5 mm石屑兩種類型[1]。

2 粗集料級配穩定性分析

2.1 粗集料級配離析的原因

粗集料級配離析的原因一般為重力離析和斷檔離析兩種情況。重力離析是粗集料之間不同粒徑的重力不同，由于集料存放在料場的高度不一致，大粒徑的材料從料堆頂部滑落到料堆底部，因此形成料堆底部的顆粒較大，料堆頂部的顆粒偏小。

2.2 集料的離析與材料粒徑之間的關系

為了研究粗集料與材料粒徑之間的差異，將20 mm～30 mm碎石、10 mm～20 mm碎石、5 mm～10 mm碎石、3 mm～5 mm碎石四種材料進行篩分試驗[2]，確認材料的變異性。正常篩分記錄表見表1。

表1 原材料篩分記錄表

對于以上級配進行分析：20 mm～30 mm碎石的主要粒徑為19.0 mm篩孔，它與下一級的篩孔通過率的差值為該規格材料的波動狀態。所以20 mm～30 mm碎石的波動差值為50.0%，10 mm～20 mm碎石的主要粒徑為13.2 mm篩孔，10 mm～20 mm碎石的波動差為46.0%，5 mm～10 mm碎石的主要粒徑為9.5 mm篩孔，5 mm～10 mm碎石的波動差值為81.0%，3 mm～5 mm碎石的主要粒徑為4.75 mm篩孔，3 mm～5 mm碎石的波動差值為83.0%。各規格的材料波動數據越大說明該篩孔的集中度越大，離散程度越小。從碎石的規格與其關鍵篩孔的波動差值的趨勢來看，碎石的規格越大，其關鍵篩孔的波動差值越小，說明材料的集中度較差。但是表1中顯示20 mm～30 mm碎石為50.0%，10 mm～20 mm碎石的波動差值為46.0%，數據顯示10 mm～20 mm碎石的波動差值較大，說明該規格材料不穩定，這樣就要進一步分析材料的穩定性。20 mm～30 mm碎石的關鍵篩孔與兩側篩孔的通過量進行比較數值為44.4%和50.0%。關鍵篩孔與兩側篩孔的通過量波動平均值差值在47.2%，20 mm～30 mm碎石的關鍵篩孔 與兩側篩孔的通過量進行比較，數值為35.8%和46.0%。關鍵篩孔與兩側篩孔的通過量波動平均值40.4%。關鍵篩孔與兩側篩孔的通過量波動平均值越大說明材料集中度越小，因此從此處分析10 mm～20 mm碎石的穩定性要優于20 mm～30 mm碎石。

因此總結如下：分析粗集料級配的穩定性首先從其關鍵粒徑與下一級篩孔通過率差值越大，說明材料的穩定性越好。其次對不符合此趨勢的碎石規格進一步分析：采用關鍵篩孔與兩側篩孔的通過量波動的平均值大小來確定集料的穩定性。采用以上兩種方式對集料的穩定性進行評定。

2.3 粗集料的穩定性與取樣的位置的關系

分別為在料堆底部和正常取樣，模擬材料離析的極限情況。然后計算出每種材料的關鍵篩孔的波動情況進行分析。數據見表2。

表2 原材料在料堆底部取樣篩分記錄表

現將粗集料的關鍵篩孔進行分析：15 mm～30 mm碎石關鍵篩孔，正常篩分通過率為55.6%降低到24.2%，相對標準級配波動56.5%；10 mm～15 mm關鍵篩孔通過率從58.1%降低到43.2%，相對標準級配波動25.6%；5 mm～10 mm關鍵篩孔通過率從89.1%降低到72.4%，相對標準級配波動18.8%，3 mm～5 mm關鍵篩孔通過率從87.2%降低到82.4%，相對標準級配波動5.5%；從篩分結果看，材料的規格越大，它隨著材料的規格變小而變小。同理對料堆的頂部取樣也會得到類似的結論。

3 細集料穩定性分析

細集料在瀝青混合料設計中一般采用0 mm～3 mm的石屑。在進行細集料篩分實驗的過程中，常規的認為細集料離析很輕微。為此，在料場細集料進行試驗驗證。進行不同部位取樣篩分數據見表3。

表3 細集料篩分數據表

從表3中看出，從不同部位取料各個篩孔的通過量變化不大，以上數據中最大差值為0.075 mm篩孔的通過率，料堆頂部取樣與正常取樣的差值最大為7.1%。從現場觀察情況看，料堆頂部粉塵聚集在集料的上部，經過長期的雨淋、風吹粉塵在細集料表面形成一層硬殼。所以料堆頂部的0.075 mm篩孔的通過率檢測的數據偏大，隨之帶來瀝青混合料的的空隙率變化較大，空隙率是瀝青混合料的關鍵指標。因此加強0.075 mm篩孔的通過率的穩定性是加強混合料質量的關鍵。

4 加強集料穩定性的措施

為保證集料的穩定性，對集料采取一些技術措施：

1)料場堆放的材料不宜過高，高度不宜超過12 m，不得采用挖掘機進行上料堆放和碼放，而是采用推土機層層推平以后再進行堆放。

2)料堆的高度不宜超過4 m，此高度正好是裝載機上料的最佳高度，有利于集料級配的穩定性。

3)進場的原材料經過檢測以后，放置在料場的前端，此級配不經過料場推土機推平的離析，級配相對穩定。

5 結語

通過對粗細集料級配的離析分析，得出以下結論：粗集料的離析與集料的規格成正比關系，集料規格越大，材料離析越大。細集料頂部與底部的篩分數據偏差不大，但是嚴重影響瀝青混合料的質量。為此采取有效措施：降低料堆高度不超過4 m；采用推土機層層推平進行堆料處理；檢測的原材料防止在料場前端及時使用保證瀝青混合料的級配的穩定性。