關(guān)鍵詞：道路工程 | 集料粒徑 | 級(jí)配類型 | 瀝青混合料 | 路用性能

瀝青混合料是由集料、填料和瀝青膠結(jié)料組成的復(fù)合材料，其中集料不論在質(zhì)量還是體積含量上都占據(jù)相當(dāng)大的比例，對(duì)混合料性能具有較大的影響。研究表明集料在級(jí)配類型和集料粒徑方面對(duì)混合料性能產(chǎn)生影響，其中董澤蛟［1］、郭瑞［2］、劉紅瑛［3］等研究了級(jí)配、抗車轍劑、集料尺寸、設(shè)計(jì)方法、荷載壓力和壓實(shí)厚度對(duì)混合料高溫性能的影響；張爭(zhēng)奇［4］、劉棟［5］等通過(guò)對(duì)不同級(jí)配類型混合料進(jìn)行低溫彎曲試驗(yàn)，分析了瀝青混合料低溫性能的變化規(guī)律；劉智勇［6］等分析了集料粒徑對(duì)混合料性能的影響；樊統(tǒng)江［7］、彭浩［8］、李偉［9］、申愛琴［10］等分析級(jí)配粗細(xì)、級(jí)配類型等對(duì)混合料綜合性能的影響。

道路工作者在集料因素對(duì)混合料性能的影響開展了較多試驗(yàn)研究，取得的成果能夠?qū)μ嵘秊r青混合料性能起到指導(dǎo)作用。但是在集料zui大公稱粒徑和集料級(jí)配類型方面對(duì)混合料性能影響的對(duì)比研究不足，變化規(guī)律原因解釋不夠詳細(xì)。因此，開展SMA－13、AC－13、AC－16 和 AC－20 型瀝青混合料性能系統(tǒng)研究。

原材料與試驗(yàn)方案

原材料

研究中瀝青膠結(jié)料采用 SBS 改性瀝青，礦料使用石灰?guī)r，填料使用石灰?guī)r礦粉，木質(zhì)素纖維用量為混合料質(zhì)量的0.40% 。原材料檢測(cè)結(jié)果如表1~表4所示，均符合研究的需求。

配合比設(shè)計(jì)

試驗(yàn)中礦料級(jí)配根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)［11］，混合料合成級(jí)配表如表5所示。不同級(jí)配混合料zui佳油石比下物理指標(biāo)如表6所示。

試驗(yàn)方案

通過(guò)開展瀝青混合料路用性能試驗(yàn)［12］，研究瀝青混合料性能隨礦料zui大公稱粒徑、礦料級(jí)配類型的變化規(guī)律。

(1) 車轍試驗(yàn)

車轍試驗(yàn)過(guò)程能夠模擬實(shí)際車輪行駛對(duì)路面造成的影響。根據(jù)相關(guān)規(guī)程，環(huán)境箱溫度為60 ℃，試驗(yàn)使用長(zhǎng)300 mm、寬300 mm、厚50mm 的塊狀試件。該試驗(yàn)以動(dòng)穩(wěn)定度作為評(píng)價(jià)抗車轍能力的指標(biāo)。

(2) 小梁低溫彎曲試驗(yàn)

低溫彎曲試驗(yàn)?zāi)軌蝮w現(xiàn)低溫條件下混合料的拉伸性能。根據(jù)相關(guān)規(guī)程，試驗(yàn)在-10℃環(huán)境箱中進(jìn)行，速率為50 mm /min。試驗(yàn)使用長(zhǎng) 250 mm、寬30mm、厚35mm的小梁試件，模具跨徑為200mm。該試驗(yàn)主要以極限破壞應(yīng)變作為評(píng)價(jià)混合料低溫條件下抵抗開裂的指標(biāo)。

(3) 浸水馬歇爾試驗(yàn)

浸水馬歇爾試驗(yàn)一定程度上能夠體現(xiàn)瀝青混合料抗水損壞的能力，試驗(yàn)采用標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試件，試驗(yàn)中分別將試件浸水0.5 h、48 h，以兩種情況下的穩(wěn)定度的比值作為殘留穩(wěn)定度，并以此評(píng)價(jià)混合料水穩(wěn)定性。

試驗(yàn)結(jié)果與討論

不同級(jí)配瀝青混合料高溫性能

對(duì)不同級(jí)配混合料開展車轍試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖1

由圖1試驗(yàn)結(jié)果可得，同一種級(jí)配類型瀝青混合料，隨著集料zui大公稱粒徑zeng大，瀝青混合料高溫穩(wěn)定性逐漸提升，以AC-13型混合料試驗(yàn)結(jié)果為基準(zhǔn)，AC-16型混合料動(dòng)穩(wěn)定度提高13%，AC-20型混合料動(dòng)穩(wěn)定度提高39% 。這是因?yàn)殡S著AC型混合料為連續(xù)級(jí)配瀝青混合料，粒徑大的集料被粒徑小的集料和瀝青膠漿分散開來(lái)，混合料中自由瀝青增多便會(huì)不利于集料之間形成骨架，使瀝青混合料抗變形能力降低。隨著集料zui大公稱粒徑zeng大，瀝青混合料zui佳瀝青用量逐漸降低，空隙率在一定范圍內(nèi)適當(dāng)zeng大，提高了粗集料之間接觸的幾率，使瀝青混合料高溫穩(wěn)定性有所提升。在集料zui大公稱粒徑相同的條件下，以AC-13型混合料試驗(yàn)結(jié)果為基準(zhǔn)，SMA型混合料動(dòng)穩(wěn)定度提高51% 。SMA型混合料具有一定的嵌擠力，也具有相當(dāng)?shù)恼尘哿?，因此SMA型瀝青混合料具有更好的抗變形能力。

對(duì)比不同級(jí)配瀝青混合料車轍試驗(yàn)結(jié)果可得51%＞39%＞13% ，這說(shuō)明集料級(jí)配類型比集料zui大公稱粒徑對(duì)瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的影響更大。

不同級(jí)配瀝青混合料低溫性能

對(duì)不同級(jí)配瀝青混合料開展小梁低溫彎曲試驗(yàn)，極限破壞應(yīng)變結(jié)果見圖2

由圖2試驗(yàn)結(jié)果可得，在混合料級(jí)配類型相同的前提下，混合料極限破壞應(yīng)變隨集料zui大公稱粒徑zeng大逐漸減小，以AC-13型混合料試驗(yàn)結(jié)果為基準(zhǔn)，AC-16型混合料試驗(yàn)結(jié)果降低 8% ，AC-20型混合料試驗(yàn)結(jié)果降低20%。這是因?yàn)樵诩?jí)配類型條件相同的情況下，瀝青混合料的低溫抗裂性主要與瀝青膠結(jié)料的用量有關(guān)。由瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果可知，瀝青zui佳用量隨集料zui大公稱粒徑zeng大有所降低。在集料zui大公稱粒徑相同的條件下，以AC-13型混合料試驗(yàn)結(jié)果為基準(zhǔn)，SMA型瀝青混合料極限破壞應(yīng)變提高17% 。SMA型混合料填料含量高，瀝青用量高，瑪蹄脂具有更好的粘結(jié)性，因此低溫條件下抗裂性能較好。

對(duì)比不同級(jí)配混合料試驗(yàn)結(jié)果可得20%＞17%＞8%，這說(shuō)明集料級(jí)配類型與集料zui大公稱粒徑對(duì)瀝青混合料低溫抗裂性的影響相當(dāng)。

不同級(jí)配瀝青混合料水穩(wěn)定性

對(duì)不同級(jí)配瀝青混合料開展浸水馬歇爾試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖 3

由圖 3 試驗(yàn)結(jié)果可得，同一種級(jí)配類型瀝青混合料，隨著集料zui大公稱粒徑zeng大，混合料抗水損壞性能略有下降，但整體變化不大。這是因?yàn)榛旌狭纤€(wěn)定性主要與空隙率、集料關(guān)鍵篩孔通過(guò)率相關(guān)。根據(jù)以上研究可知，不同級(jí)配關(guān)鍵篩孔通過(guò)率差異性不大，混合料空隙率隨集料zui大公稱粒徑zeng大相差不大，因此，瀝青混合料水穩(wěn)定性變化不大。在集料zui大公稱粒徑相同的條件下，SMA型混合料具有更低的空隙率，瀝青與集料的粘結(jié)性低于瑪蹄脂與集料，故SMA型混合料具有更好的水穩(wěn)定性。

結(jié)論

(1) 集料zui大公稱粒徑zeng大，AC型混合料抗車轍性能逐漸提升，低溫條件下的抗裂性逐漸降低，水穩(wěn)定性略有下降但整體變化不大。

(2) SMA型混合料在高低溫、水穩(wěn)定性能方面均優(yōu)于AC型混合料，級(jí)配對(duì)混合料性能影響主要在混合料空隙率方面體現(xiàn)。

(3) 對(duì)比瀝青混合料整體性能可得出集料級(jí)配類型比集料zui大公稱粒徑對(duì)混合料性能的影響更大。

?參考文獻(xiàn)：

［1］董澤蛟、肖桂清、龔湘兵，級(jí)配及抗車轍劑對(duì)瀝青混合料抗車轍性能的影響分析［J］． 公路交通科技，2014，31( 2) : 27-31 + 46．

［2］郭瑞、洪剛、李萍等，AC-16瀝青混合料高溫穩(wěn)定性試驗(yàn)［J］．長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)( 自然科學(xué)版) ，2013，33( 2) :10-15．

［3］劉紅瑛、戴經(jīng)梁，不同級(jí)配對(duì)瀝青混合料車轍性能的影響［J］．長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)( 自然科學(xué)版) ，2004 ( 5) :11-15．

［4］張爭(zhēng)奇、趙戰(zhàn)利、張衛(wèi)平，礦料級(jí)配對(duì)瀝青混合料低溫性能的影響［J］．長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)( 自然科學(xué)版) ，2005( 2) : 1-5．

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［7］樊統(tǒng)江，不同級(jí)配對(duì)瀝青混合料的力學(xué)性能和路用性能的影響［J］．重慶交通學(xué)院學(xué)報(bào)，2004( 1) : 22-25．

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［9］李偉、程培峰，級(jí)配對(duì)Superpave瀝青混合料性能的影響［J］．黑龍江工程學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版) ，2010，24( 3) : 17-20．

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［11］交通部公路科學(xué)研究所，JTG F40-2004 公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范［M］．人民交通出版社，2009: 25-35．

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▍4 軸控制和16通道CDAS2數(shù)據(jù)采集 （可選用高配CDAS2）

主要技術(shù)

▍瀝青混合料動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)可配低溫達(dá)-50℃的環(huán)境箱。DTS-30分體式環(huán)境箱的概念也適合于本機(jī)。溫度控制單元通過(guò)磁性密封與環(huán)境箱連接，需要時(shí)可以移開。

▍另一個(gè)特性是數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng) (CDAS2) 隱藏安裝。CDAS2 整齊放置于機(jī)器前方配電柜內(nèi)。傳感器線纜則通過(guò)環(huán)境箱底面的孔穿出，直接連接到 CDAS2，不再繁雜外露。配電柜門特別的設(shè)計(jì)，可以在插拔或整理傳感器時(shí)保持半開，而需要進(jìn)行設(shè)備維修時(shí)全開。 不使用的傳感器也可以被整理固定到門上，避免不必要的損傷。

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