半柔性路面材料沥青用量研究

广州大学土木工程学院 张琴丽 吴旷怀

广东路翔股份有限公司 夏 娟

半柔性路面材料沥青用量研究

广州大学土木工程学院 张琴丽 吴旷怀

广东路翔股份有限公司 夏 娟

半柔性路面是一种新型路面，其材料结构属于骨架-密实结构，作为其母体的沥青混合料则属于骨架-空隙结构。国外对于半柔性路面的研究和应用从1954年法国成功研制“灌水泥浆开级配沥青混凝土路面施工法”算起已有50多年历史，国内对半柔性路面的研究尚处于起步阶段，近年来也取得了大量研究成果。

一、半柔性路面材料沥青用量的一搬确定方法

国内研究认为，由于基体沥青混合料设计空隙率超过20%，其最终力学性能又依赖于填充的水泥胶浆，其马歇尔试验结果不能使用现行的沥青路面施工技术规范标准进行判断，半柔性路面基体沥青混合料的最佳沥青用量需通过肯塔堡飞散试验和谢伦宝沥青混合料析漏试验确定。

确定半柔性路面基体沥青混合料的沥青用量的一般做法是：同一级配下变化几种沥青的用量，参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》分别进行沥青混合料肯塔堡飞散试验和谢伦宝析漏试验，绘制出肯塔堡质量损失与沥青用量关系曲线以及谢伦堡析漏量与沥青用量关系曲线。曲线拐点处得到最大（小）沥青用量值，并在沥青用量范围内确定最佳沥青用量，一般做法是取最大值与最小值的平均值。

然而，笔者在根据以上步骤进行试验时发现，由沥青混合料肯塔堡飞散试验和谢伦宝析漏试验得出的最小和最大沥青用量的差距不大，对确定沥青用量起不到控制作用。

二、飞散和析漏试验结果分析

根据半柔性路面材料孔隙率大的特点，笔者选用9.5 mm和4.75mm两档基料为研究基础，进行不同矿粉用量的基体沥青混合料的肯塔堡飞散试验和谢伦宝析漏试验。集料和矿粉不做特殊要求，用一般工程中的常用材料即可。沥青选用SBS改性沥青，其性能指标如表1所示。

表1 沥青性能指标

不同矿粉用量的基体沥青混合料的肯塔堡飞散试验和谢伦宝沥青混合料析漏试验结果如表2所示。以矿粉用量为3%的沥青混合料肯塔堡飞散试验和谢伦宝析漏试验为例进行数据分析，如图1和图2所示。从飞散试验结果中提取最小沥青用量，约为4.1%；从析漏试验结果中提取最大沥青用量，也约为4.1%。分别对矿粉用量为4%和5%肯塔堡飞散试验和谢伦宝沥青混合料析漏试验进行数据分析，结果如表3所示。

表2 飞散和析漏试验结果

表3 沥青用量分析结果

图1 飞散损失量与油石比的关系

图2 析漏值与油石比的关系

由以上实验结果可知：沥青混合料肯塔堡飞散试验和谢伦宝析漏试验所得的最大、最小沥青用量差别很小，将其均值作为半柔性路面材料的沥青用量，不能充分体现肯塔堡飞散试验和谢伦宝析漏试验在确定半柔性路面材料中的价值。且半柔性路面是在大孔隙的基体沥青混合料中填充以水泥为主要成分的，由特殊水泥砂浆形成的兼具沥青路面和水泥路面特点的复合式路面，其最终性能取决于基体沥青混合料和水泥砂浆，控制基体沥青混合料的飞散损失量对整个路面结构并不具备实质性意义。因而，笔者认为，在确定沥青用量时，控制半柔性路面材料的刚柔度比控制基体沥青混合料的飞散损失量更有应用价值。

设计基体沥青混合料最佳沥青用量的基本原则是平衡沥青用量。要防止因沥青用量过大、自由沥青过多，造成施工中沥青滴落阻塞空隙，影响水泥砂浆的灌入；另外，还要防止因沥青用量不足，结构沥青膜厚度不够，造成路面结构刚度过高。

对此，笔者尝试通过半柔性路面材料的劈裂试验对基体沥青混合料的沥青用量进行研究。

三、劈裂试验

参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中关于沥青混合料劈裂试验的相关规定，做半柔性路面材料7d劈裂试验。试验结果如表4所示。

表4 劈裂试验结果

由实验结果可知，半柔性路面材料的劈裂模量与沥青用量具有明显的变化规律：当油石比超过4%时，材料的劲度模量趋于稳定。若在油石比与劲度模量的关系的拐点取一个油石比，其值约为3.5%，相比由飞散试验得到的最小沥青用量更能反映材料的真实性能，综合基体沥青混合料的析漏试验和半柔性路面材料的劈裂试验能更合理地确定材料的沥青用量。

四、结论与建议

半柔性路面材料作为一种新型路面材料，对其各方面指标的评价都处于摸索阶段。本文，笔者通过对半柔性路面材料合理沥青用量确定的研究认为，通过析漏试验和劈裂试验确定沥青用量，既可使控制基体沥青混合料的自由沥青不至过多，也可保证材料的沥青膜厚度，保证材料柔性。同时，大量实验表明：半柔性路面具有良好的路用性能，通过合理的指标控制可以融合沥青混凝土路面和水泥混凝土路面的优点，具有较大的应用前景，具有进一步研究的价值。