瀝青混合料級配對路面均勻性的影響研究

張廣照 胡文學(xué)

瀝青路面早期損壞的一個重要原因是路面結(jié)構(gòu)的不均勻性，而造成路面結(jié)構(gòu)不均勻的主要原因是瀝青混合料的離析。減少和消除離析，對提高路面工程質(zhì)量，改善路面結(jié)構(gòu)均勻性和耐久性，延長路面使用壽命有著重要的理論意義和工程價值。文章依托崇左至水口高速公路工程項目，從混合料設(shè)計級配通過率變化的角度出發(fā)，研究級配不同通過率對路面結(jié)構(gòu)離析的影響，以保證瀝青路面的整體均勻性。

瀝青路面;級配設(shè)計;均勻性;離析

U416.217A070195

0?引言

近年來，我國高速公路建設(shè)突飛猛進(jìn)，通車總里程快速增加，高速公路瀝青路面質(zhì)量也在不斷提高。但部分高速公路瀝青路面在短期內(nèi)就出現(xiàn)了車轍、推移、擁包、脫落、松散、透水、唧漿等現(xiàn)象，導(dǎo)致瀝青路面早期損壞。瀝青路面的早期損壞往往是從路面的薄弱環(huán)節(jié)開始，而這些薄弱環(huán)節(jié)與瀝青路面的不均勻性存在直接聯(lián)系。提高瀝青路面的均勻性對提高路面的使用質(zhì)量，減少早期損壞具有重要的意義。如何在施工過程中提高瀝青路面質(zhì)量的均勻性，以預(yù)防或減少早損破壞的發(fā)生，已成為項目參建各方共同關(guān)注的難題。

瀝青混合料級配離析使得路面密度、空隙率分布不均勻，從而導(dǎo)致局部路面與整體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大差異，道路的路用性能將會大大降低，瀝青路面的使用壽命急劇縮短。離析一方面是由于施工和管理方法不合理造成的;另一方面則是由于集料級配設(shè)計的不合理造成的。前者可以通過在施工過程中采取一定的措施給予解決，但如果級配設(shè)計不合理，則很難從施工方面采取合理的改善方法。因此研究級配設(shè)計階段不同通過率對混合料的離析影響，實現(xiàn)對瀝青混合料設(shè)計級配的離析趨勢評估，可以從源頭上減輕瀝青混合料離析的發(fā)生概率。

1?試驗方案

以AC-25類瀝青混合料兩種級配在相同馬氏孔隙率、油石比及施工管理條件下的試驗段施工為例，結(jié)合無核密度儀壓實度檢測及構(gòu)造深度數(shù)據(jù)分析，研究不同級配對瀝青混合料離析的影響。

1.1?試驗原材料

試驗所用原材料集料及瀝青檢測結(jié)果分別見表1～2。

1.2?級配設(shè)計

本研究依托實體工程項目設(shè)計了2種級配。設(shè)計思路為：設(shè)計空隙率及油石比相同，研究不同級配對路面離析的影響。其中，1#級配具有一定間反S型，其具有粗料偏粗、細(xì)料偏細(xì)的特征;2#級配為S型含中間粒徑集料較多的級配。級配對比見表3和圖1，馬歇爾指標(biāo)及相關(guān)性能試驗對比見表4。

2?試驗段攤鋪碾壓工藝

本次試驗段采用1臺福格勒2100-3L型攤鋪機全幅作業(yè)，攤鋪采用掛鋼絲控制高程和平整度，采用3臺雙鋼輪壓路機以及2臺膠輪壓路機進(jìn)行碾壓。試驗段碾壓工藝見表5?，F(xiàn)場攤鋪速度約1.5～2.0 m/min，試驗段鋪筑厚度為8 cm，松鋪系數(shù)預(yù)設(shè)為1.25。

3?試驗段檢測結(jié)果

對鋪筑的試驗路進(jìn)行鉆芯取樣，然后根據(jù)最大理論相對密度計算芯樣的空隙率，并采用無核密度儀檢測密度，鋪砂法檢測構(gòu)造深度，對瀝青路面的均勻性進(jìn)行評價。鉆芯取樣壓實度檢測結(jié)果見表6，以無核密度儀檢測結(jié)果反算路面空隙率及構(gòu)造深度，檢測結(jié)果見下頁表7～9。

由表6～9可知：

（1）試驗段路面表面均勻性依次是：級配2>級配1。

（2）芯樣檢測結(jié)果顯示：級配1路面取芯芯樣孔隙率波動過大，部分芯樣已不滿足施工控制要求;級配2路面取芯芯樣空隙率位于3%～7%的合理區(qū)間。

（3）由無核密度儀檢測結(jié)果可知：級配1有81.2%的空隙率位于3%～7%之間;級配2有100%的空隙率位于3%～7%之間。因此，級配2鋪筑路面的均勻性要優(yōu)于級配1。

（4）由構(gòu)造深度檢測結(jié)果可知：級配1構(gòu)造深度介于0.48～1.23之間;級配2構(gòu)造深度介于0.67～0.85之間。因此，級配2鋪筑路面的均勻性要優(yōu)于級配1。

4?結(jié)語

綜合以上試驗結(jié)果和分析，混合料離析同集料配合比設(shè)計密切相關(guān)。在混合料中最大粒徑及其附近粒徑的集料含量是影響混合料離析的主要原因，若最大粒徑及其附近粒徑的集料含量偏多會造成大粒徑料增多，中間粒徑料減少，級配不均勻，這種級配鋪筑出來的瀝青路面離析嚴(yán)重。解決離析的方法是盡量減少最大粒徑的集料和細(xì)料的含量，增加中間粒徑的集料含量，使設(shè)計級配曲線在規(guī)范級配范圍內(nèi)呈S型。該級配特點可減少混合料設(shè)計階段潛在的離析特性，并為級配設(shè)計提供參考依據(jù)。

[1]JTG E42-2005，公路工程集料試驗規(guī)程[S].

[2]JTG E20-2011，公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程[S].

[3]JTG F40-2004，公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].