程松林 吳 滿

（南陽市公路工程處，河南 南陽 473000）

隨著我國公路建設(shè)的不斷加快，高等級(jí)公路施工要求逐漸提高，加快了我國公路建設(shè)步伐，節(jié)約投資成本，提高工程質(zhì)量，對(duì)公路建設(shè)具有重要意義。我國高等級(jí)公路為汽車創(chuàng)造舒適、安全的服務(wù)，可直接承受自然因素、荷載作用影響。瀝青路面是我國高等級(jí)公路的構(gòu)成的主要部分，但我國對(duì)于瀝青混凝土的混合料組成設(shè)計(jì)缺乏相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，早期的高等級(jí)瀝青路面存在許多不合理因素，發(fā)生各種損壞問題。筆者結(jié)合自身多年的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，探討瀝青混凝土混合料的組成設(shè)計(jì)，旨在提高公路路面質(zhì)量。

1 瀝青混凝土的混合料配合比設(shè)計(jì)理論

1.1 高溫穩(wěn)定性。瀝青混合料抗變形能力、強(qiáng)度受到溫度影響，待溫度升高時(shí)，瀝青粘度會(huì)下降，礦料粘接力會(huì)降低，引起抗變形能力、強(qiáng)度下降。所以，高溫季節(jié)、荷載作用時(shí)，路面極易發(fā)生推移、車轍問題。有效提高高溫穩(wěn)定性，有利于提高內(nèi)摩阻力、粘結(jié)力。將粗礦料融入瀝青混合料中，可使粗礦料構(gòu)成一個(gè)骨架結(jié)構(gòu)，提高內(nèi)摩阻力。使瀝青料粘結(jié)度提高，合理控制礦料、瀝青的配合比，控制好瀝青用量，選擇活性礦粉，可改善礦料和瀝青的互相作用，有利于提高混合料粘結(jié)度。同時(shí)，將合成橡膠、天然橡膠、聚乙烯摻入至瀝青中，可提高高溫穩(wěn)定性。除材料自身特性，熱穩(wěn)定性也受到結(jié)構(gòu)效應(yīng)影響，例如瀝青層厚度與礦料尺寸相對(duì)應(yīng)，因輪胎約束效應(yīng)與路面層有摩阻力，薄層瀝青承載力要高于厚層，若選擇與同層后接近的礦料尺寸，同樣可提高穩(wěn)定性。

傳統(tǒng)瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的評(píng)定，主要以穩(wěn)定性系統(tǒng)、抗壓強(qiáng)度為準(zhǔn)，因沒有側(cè)限抗壓試件受力，和瀝青混合料的實(shí)際受力不相符，因此溫度穩(wěn)定性系數(shù)、高溫抗壓輕度無法準(zhǔn)確顯示瀝青混合料性能。目前，我國主要選擇馬歇爾實(shí)驗(yàn)流值、穩(wěn)定度評(píng)定高溫穩(wěn)定性，馬歇爾流值、穩(wěn)定度和瀝青混合料呈一定相關(guān)性。另外，試驗(yàn)方法、設(shè)備比較簡單，有利于控制現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量，所以馬歇爾法在瀝青混合料評(píng)定中被廣泛應(yīng)用。然而馬歇爾流值、穩(wěn)定度混的混合料指標(biāo)呈經(jīng)驗(yàn)性，無法準(zhǔn)確反映永久變形機(jī)理，因此，國際上近年來使用蠕變?cè)囼?yàn)進(jìn)行瀝青混合料評(píng)價(jià)，當(dāng)處于恒載作用時(shí)，隨時(shí)間增長，變形也隨之變化，有利于判定混合料穩(wěn)定性，預(yù)估車轍量，指導(dǎo)組成設(shè)計(jì)。

1.2 低溫抗裂性。隨著溫度下降，瀝青粘滯度、強(qiáng)度隨之提高，變形能力逐漸下降，發(fā)生脆性破壞。尤其是氣溫急劇下降，基層結(jié)構(gòu)對(duì)瀝青層產(chǎn)生約束作用，導(dǎo)致瀝青層無法收縮，從而導(dǎo)致溫度應(yīng)力的發(fā)生，當(dāng)溫度應(yīng)力和瀝青結(jié)構(gòu)應(yīng)力的差值超過瀝青結(jié)構(gòu)本身具有的抗拉性能時(shí)，路面會(huì)出現(xiàn)開裂。低溫季節(jié)極易發(fā)生裂縫，不管是凍脹裂、低溫荷載裂縫、反射裂縫都處于外因作用，瀝青混合料則因低溫內(nèi)部應(yīng)力引起，主要包含瀝青性質(zhì)、氣溫狀況、路面結(jié)構(gòu)、路基類型、層間結(jié)合情況。站在低溫抗裂性角度，瀝青混合料處于低溫時(shí)，具有較大抗變形能力。所以，在進(jìn)行混合料組成設(shè)計(jì)時(shí)，可選擇抗老化性能強(qiáng)、稠密度、溫度敏感性較低的瀝青，可將橡膠聚合物摻入至瀝青中，可有效提供混合料低溫時(shí)的抗裂能力。目前，通常選擇開裂統(tǒng)計(jì)法、變形對(duì)比法、開裂溫度預(yù)估法等方法評(píng)定低溫抗裂能力。

1.3 耐久性。長期處于自然因素作用，需確保路面使用年限較長，路面具有良好耐久性，若瀝青混合料的耐久性較差，極易引起路面松散、瀝青膜剝落路面裂縫等問題，主要有混合混合料組成結(jié)構(gòu)、礦料成分、瀝青性質(zhì)影響耐久性。根據(jù)瀝青混合料結(jié)構(gòu)，考慮瀝青混合料空隙率，和礦料骨料進(jìn)行級(jí)配，同瀝青料壓密度、用量相關(guān)。站在耐久性角度，瀝青混合料的空隙率應(yīng)盡可能減小，防止瀝青老化，考慮熱穩(wěn)性能，通常瀝青混合料伴有4～5%的空隙。若空隙率較大，礦料和瀝青之間的粘性較差，待飽水后，瀝青和礦料的粘附力會(huì)下降，極易出現(xiàn)剝落，導(dǎo)致路面破壞。同時(shí)，混合料瀝青含量也影響了路面使用壽命，，若瀝青用量減少，瀝青膜會(huì)變薄，混合料抗變性能下降，脆性提高。若瀝青用量偏小，會(huì)增大混合料空隙率，較多的暴露瀝青膜，加快了老化速度，加快滲水性，導(dǎo)致瀝青剝落。

1.4 抗滑性。瀝青混合料路面抗滑性和瀝青混合料用量、級(jí)配組成、礦料表面性質(zhì)等相關(guān)，在配料時(shí)，應(yīng)提高粗礦料耐磨光性，選取硬質(zhì)棱角礦料，因硬質(zhì)礦料是一種酸性石料，和瀝青粘附性較差。所以，瀝青混合料進(jìn)行配料時(shí)，若選擇軟質(zhì)礦料，必須摻入硬質(zhì)礦料，組成摻加抗剝離劑與復(fù)合礦料。

1.5 抗疲勞性。當(dāng)瀝青混合料處于重復(fù)荷載租用時(shí)，路面的抵抗性能，叫做抗疲勞性。一般將瀝青混合料發(fā)生疲勞破壞時(shí)，出現(xiàn)的重復(fù)應(yīng)力值，叫做疲勞強(qiáng)度，重復(fù)作用叫做疲勞壽命，無限次荷載循環(huán)作用，且不出現(xiàn)破裂破壞應(yīng)力，叫做疲勞極限。最佳瀝青含量影響抗疲勞性，與礦料種類、礦料級(jí)配相關(guān)，隨著空隙率下降，混合料疲勞壽命隨之增長。

1.6 工作度。主要指輾壓工作、混合料攤鋪時(shí)的難以程度，若混合料的工作度良好，極易輾壓、攤鋪，另外還有施工條件、氣溫、混合料性質(zhì)影響混合料工作度。

2 瀝青混合料組成設(shè)計(jì)的空隙率和級(jí)配關(guān)系

在混合料設(shè)計(jì)中，瀝青用量是重要指標(biāo)，關(guān)系著路面使用壽命，瀝青用量比最佳瀝青用量少0.6%，會(huì)降低路面的一半使用壽命。在高等級(jí)瀝青路面施工時(shí)，選擇高質(zhì)量瀝青，配合比設(shè)計(jì)時(shí)，流值與穩(wěn)定度可滿足要求，最終決定最佳瀝青用量，僅需考慮空隙率。若瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)時(shí)，通常會(huì)碰到瀝青用量偏低，空隙小于3%，而無法加入瀝青。例如，AC-25I的瀝青混凝土，油石比為4.5%，空隙率為3.1%，為確保路面質(zhì)量可使用手摸形式進(jìn)行初步確認(rèn)，并適當(dāng)降低油石比，提高空隙率。因此，瀝青混合料組成設(shè)計(jì)的空隙率和級(jí)配關(guān)系：通過調(diào)整混合料級(jí)配，增大空隙率，當(dāng)瀝青油石比不變，增大礦料的空隙率，從而增長路面使用壽命。

3 結(jié)論

在工程設(shè)計(jì)時(shí)，可選擇不同性能的瀝青混合料，發(fā)揮各材料優(yōu)點(diǎn)，降低不良特性，形成最優(yōu)混合料的組成設(shè)計(jì)。本文主要探討瀝青混凝土的混合料理論設(shè)計(jì)，建議在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮抗滑性、抗裂性、穩(wěn)定性、耐久性、抗疲勞性等多方面考慮，利用最大密度計(jì)算瀝青混凝土的混合料，探討細(xì)集料規(guī)格。

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