逐級(jí)嵌擠型薄層瀝青混合料性能探究

董海東 周曉雨 劉棟 蔡燕霞

（1.浙江順暢高等級(jí)公路養(yǎng)護(hù)有限公司，浙江 杭州，310000；2.中路高科（北京）公路技術(shù)有限公司，北京，100088；3.中路高科交通科技集團(tuán)有限公司，北京，100088））

0 引言

薄層鋪裝是一種道路建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展手段，最早出現(xiàn)在四五十年前，用來(lái)延長(zhǎng)路面壽命、提高路面抗滑與排水能力、減小噪音、增加路面強(qiáng)度等。瀝青混凝土罩面通過(guò)減薄其厚度來(lái)恢復(fù)路面性能，后來(lái)也用來(lái)新建路面。薄層罩面瀝青混合料設(shè)計(jì)方法主要采用體積法，這種設(shè)計(jì)方法僅考慮了礦料粒徑分布情況，礦料的其他各項(xiàng)性狀，如強(qiáng)度、粒形等，均未考慮，只能在完成配比后通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證礦料級(jí)配是否合理，相對(duì)來(lái)講比較被動(dòng)。此外，礦料級(jí)配單一以體積為設(shè)計(jì)參數(shù)，難以保證混合料的路用性能，而力學(xué)參數(shù)能更真實(shí)地反映混合料的力學(xué)性質(zhì)，并可作為設(shè)計(jì)和性能預(yù)測(cè)的參數(shù)。本文采用逐級(jí)嵌擠型薄層瀝青混合料設(shè)計(jì)方法，將集料進(jìn)行“分檔”，并依據(jù)骨架最強(qiáng)和體積最密原則對(duì)混合料級(jí)配進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)手段對(duì)混合料性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，并與AC類級(jí)配混合料性能進(jìn)行對(duì)比。

1 逐級(jí)嵌擠型薄層瀝青混合料設(shè)計(jì)方法

瀝青混合料的結(jié)構(gòu)性質(zhì)主要受集料的級(jí)配情況與組合形式影響，這二者同時(shí)決定混合料的使用性能。逐級(jí)嵌擠型薄層瀝青混合料設(shè)計(jì)方法基于礦料級(jí)配嵌擠理論，按照“骨架”及“密實(shí)”分開思路進(jìn)行礦料混合料的級(jí)配設(shè)計(jì)。

“骨架最強(qiáng)”即借助承載比試驗(yàn)方法，依據(jù)強(qiáng)度最優(yōu)原則，優(yōu)選出各檔粗集料摻配比例，確定逐級(jí)嵌擠型瀝青混合料粗集料摻配比例；“體積最密”則基于粗集料級(jí)配的間隙率確定細(xì)集料的摻配比例，填料部分與細(xì)集料等量置換，最終確定嵌擠型薄層瀝青混合料級(jí)配。

2 原材料與試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

2.1 原材料

本文中的原材料為高黏改性瀝青，基本性能參數(shù)指標(biāo)如表1所示。

表1 高黏改性瀝青技術(shù)指標(biāo)

粗集料、細(xì)集料和礦粉技術(shù)指標(biāo)如表2～表4所示。

表2 粗集料技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

表3 細(xì)集料技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

表4 礦粉技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

表6 選取最佳油石比

2.2 試驗(yàn)方案

為了研究逐級(jí)嵌擠型（ETA）瀝青混合料性能，首先通過(guò)馬歇爾試驗(yàn)方法，變化多組不同油石比，依據(jù)瀝青混合料體積指標(biāo)及馬歇爾穩(wěn)定度指標(biāo)確定最佳瀝青用量范圍。混合料路用性能測(cè)試參照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20-2011）進(jìn)行高溫車轍試驗(yàn)、水穩(wěn)定性試驗(yàn)、疲勞性能試驗(yàn)。

3 配合比設(shè)計(jì)

本文中的瀝青混合料為粒徑不超過(guò)10的薄層瀝青混合料。逐級(jí)嵌擠型薄層瀝青混合料（ETA10）配合比設(shè)計(jì)按照以下步驟進(jìn)行：首先按照7.2mm、4.75mm、2.36mm篩孔將粗集料進(jìn)行分檔，按照不同質(zhì)量摻配比例構(gòu)建粗骨料骨架結(jié)構(gòu)，并依據(jù)集料承載比試驗(yàn)選取強(qiáng)度最高的粗骨料級(jí)配組成；然后，將細(xì)集料依照體積最密的原則填充到粗集料骨架空隙中，并得到逐級(jí)嵌擠型薄層瀝青混合料級(jí)配。

4 逐級(jí)嵌擠型薄層瀝青混合料性能

4.1 最佳油石比的選取

采用目標(biāo)級(jí)配，分別以4.5%、5%、5.5%、6%、6.5%5組油石比配制瀝青混合料進(jìn)行馬歇爾動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)，選取最佳油石比，最終確定目標(biāo)級(jí)配最佳油石比為5.7%。

4.2 路用性能驗(yàn)證

采用目標(biāo)級(jí)配，以5.7%油石比配制逐級(jí)嵌擠型薄層瀝青混合料，驗(yàn)證瀝青混合料體積指標(biāo)，結(jié)果如表7所示。

表7 瀝青混合料體積指標(biāo)

逐級(jí)嵌擠型薄層瀝青混合料馬歇爾殘留穩(wěn)定度、凍融劈裂強(qiáng)度比、動(dòng)穩(wěn)定度、等路用性能，檢測(cè)結(jié)果如表8所示。

表8 瀝青混合料路用性能指標(biāo)

5 結(jié)束語(yǔ)

本文中的逐級(jí)嵌擠型薄層瀝青混合料（ETA10）最佳油石比為5.7%；通過(guò)逐級(jí)嵌擠型薄層瀝青混合料目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)，可確定瀝青混合料相關(guān)體積參數(shù)，即：最大理論相對(duì)密度為2.487；毛體積相對(duì)密度為2.39，空隙率為3.9%；逐級(jí)嵌擠型薄層瀝青混合料析漏損失、飛散損失、殘留穩(wěn)定度、凍融劈裂強(qiáng)度比、動(dòng)穩(wěn)定度等均滿足設(shè)計(jì)文件要求。