沥青混凝土级配设计中细集料的运用

郭军鹏

(山西省公路局晋城分局，山西晋城 048026)

1 概述

晋城地区石灰岩储量丰富，以其为母材的各种规格碎石广泛用于各类建筑工程，但受限于传统的粗放式生产模式，造成产出的石屑成分复杂、颗粒扁平，不满足沥青混凝土对细集料的要求，被排除在沥青混凝土可用原材的名单之外，施工单位被迫采用远途运输的高价天然砂作为沥青混凝土施工中的细集料。近年来，随着各石料厂管理水平的提高，逐渐出现了较为规范的人工砂专业生产厂家，使人工砂作为沥青混凝土的细集料推广使用成为可能。

本文力图从石屑、人工砂、天然砂三种原材料试验入手，以相同级配条件下的动稳定度试验作为最终评价标准，对三种细集料用于沥青混凝土的可能性进行探讨。

2 试验条件

三种细集料的质量，严格按照JTG F40-2004公路沥青路面施工技术规范相关方法进行测定。

室内车辙试验均采用HYCX-1车辙试样成型机成型、HYCZ-5自动车辙试验机进行车辙试验。试验简要过程为:将沥青混合料置于轮碾成型机上成型为300 mm×300 mm×50 mm的试件，其密度达到马歇尔试验标准击实密度的(100±1)%，普通沥青室温下冷却12 h以上，然后置于已达到试验温度(60±1)℃的恒温室中，保温不少于5 h，也不得多于24 h，开始试验。一组试验的试件个数不少于3块。

3 共用部分试验设计

在接下来的各项试验中，我们以沥青混凝土密级配、采用悬浮密实结构的AC-20C为配比设计目标;沥青采用韩国SK普通A-70;沥青混合料车辙试验动稳定度技术要求以夏炎热区普通沥青混合料不小于1 000次为合格判定标准。

4 沥青混凝土中使用单一细集料石屑

试验中所用石屑产自沁水某石料厂，具有一定的代表性，其各项试验指标见表1。

表1 石屑试验指标

从试验结果看，其砂当量指标明显低于规范要求，不适宜作为沥青混合料的细集料使用。

为进一步验证其路用性能，我们将其按AC-20C为配比设计目标的要求进行下一步的级配设计及车辙试验，结果见表2，图1。

表2 石屑路用性能试验结果

图1 石屑车辙试验结果

从表2及图1试验结果可见，其车辙试验同样不满足规范要求，进一步验证了其不能作为沥青混合料的细集料的结论。

5 沥青混凝土中使用单一细集料机制砂

需要说明的是，按JTG E42-2005公路工程集料试验规程规定，机制砂为碎石经过磨制生产的粒径小于2.36 mm的细集料，在本文中，为了便于与其他集料的比较，将以与规范命名要求相同的生产工艺生产的4.75 mm～2.36 mm集料和2.36mm～0mm机制砂以1∶1的比例混合的集料称为机制砂，其含泥量测定方法采用砂当量法。

试验中所用机制砂与上述石屑产自同一石料厂，具有一定的代表性，其各项试验指标见表3。

表3 机制砂试验指标

从试验结果看，其砂当量指标符合规范要求，可以作为沥青混合料的细集料使用。可见，以碎石为母材，经过专用设备的进一步加工，使细集料中的杂质成分有效减少，提高了其路用性能。

为进一步验证其路用性能，我们将其按AC-20C为配比设计目标的要求进行下一步的级配设计及车辙试验，结果见表4，图2。

表4 机制砂路用性能试验结果

从表4，图2试验结果可见，其车辙试验满足规范要求，与石屑相比有了质的飞跃，完全满足使用要求。

图2 机制砂车辙试验结果

6 沥青混凝土中使用单一细集料天然砂

试验中所用的天然砂产自河南信阳，其各项试验指标如表5所示。

表5 天然砂试验指标

从试验结果看，适宜作为沥青混合料的细集料使用。

为进一步验证其路用性能，我们将其按AC-20C为配比设计目标的要求进行下一步的级配设计及车辙试验，结果见表6及图3。

表6 天然砂路用性能试验结果

图3 天然砂车辙试验结果

其各项指标为三种集料中最优。

7 结语

在上述试验的基础上，笔者对三种原材的外观进行了比较(见图4)，从比较可见，从石屑到机制砂到天然砂，其外观的光圆程度按序在增加，光圆程度的增加带来压实破坏的减小和强度的增加，这样的表述也可以解释三种原材料所做车辙试验表现出的正增长。

图4 三种原材料外观比较

同时，通过上述三种细集料组合模式室内车辙试验的数据，我们可以看出黄砂沥青混凝土在高温条件下的稳定性最好，但由于黄砂具有天然酸性，其与沥青的结合性能最差，不易于沥青的粘结，容易形成水毁。对沥青混凝土的耐久性产生不良效果。

可见，人工砂作为一种晋城地区的地材，完全具备用于沥青混凝土路面的各项性能要求，它的大规模使用，可以在不降低路面质量的前提下，显著的降低工程造价。

［1］JTG F40-2004，公路沥青路面施工技术规范［S］.

［2］JTG E42-2005，公路工程集料试验规程［S］.