级配对AC—13沥青混合料高温性能的影响

侯国京

（保定市交通局公路管理处，河北 保定 071001）

0 引言

近年来，我国公路建设发展迅速，路面结构大部分采用沥青面层，沥青路面的性能是影响路用性能的关键因素，而沥青混合料中矿料部分占到混合料总重的95%左右，其级配组成是影响沥青混合料性能的重要因素。统计表明，我国公路沥青路面一般选择AC型沥青混凝土，而AC—13型沥青混合料是路面常见的类型，因此研究级配对AC—13沥青混合料高温性能的影响对我国公路建设具有重要意义。

1 原材料的选择及试验方法

1.1 试验材料

在沥青混合料中起到支撑作用的是粗集料，粗集料的质量对路面的使用性能会产生很大的影响。筛选出的路用粗集料外观应满足规范要求，无有害杂质，强度和耐磨性也应达到要求。同时粗集料要易于形成骨架嵌挤结构，所以要求颗粒应富有较好棱角。本文所选用的粗集料来自唐山遵化地区，经试验测得的粗集料性能指标如表1所示。

表1 粗集料主要技术指标

细集料应具有一定的颗粒级配，无有害杂质，颗粒形状应呈立方形，且富有棱角。棱角性对于确保沥青混合料较高的内摩阻力和抗车辙性能至关重要，因此从细集料的棱角性考虑，最好选用机制砂。机制砂采用专用的制砂机制造，生产时选取优质的石料生产。细集料的主要性能指标如表2所示。

表2 细集料主要性能指标

集料要依靠沥青的黏结作用聚集在一起，在整体结构上形成一定强度，因此沥青的性能对沥青混合料路用性能会产生很大影响。我国对SBS改性沥青进行了大量的试验研究，其中的多项指标均优于普通路用沥青，能显著的延长路面使用寿命，提高行车的安全性。大量的工程实践也证明SBS改性沥青混合料的高温性能优于普通沥青混合料。本文采用壳牌SBS改性沥青，其主要性能指标见表3。

表3 SBS改性沥青主要性能指标

1.2 试验方法

混合料高温性能的试验研究及评价指标的选取是沥青混合料设计的关键技术之一。目前沥青混合料高温稳定性能的试验方法主要有：单轴高温蠕变试验（无侧限）、车辙试验、SHRP－Superpave设计中评价沥青混合料高温性能的体积指标试验，即最大旋转压实次数下的残余空隙率。

在车辙试验过程中，板状沥青混合料试件上轮辙的产生与发展都与实际沥青路面车辙的产生与发展十分相似，大量的调查也表明，车辙试验动稳定度与实际路面的车辙相关性很好，考虑到车辙试验有较好的可操作性，最终选择车辙试验为本次研究的主要方法。

2 级配选择

对AC—13不同级配的改性沥青混合料按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》进行车辙试验，研究不同矿料级配对AC—13沥青混合料高温性能的影响，级配组成见表4，合成的级配曲线见图1。

表4 级配组成

图1 级配曲线图

由表4、图1可知：

a）A类级配对照中值级配，在其基础上减少9.5mm以上的含量相应的增加4.75mm的含量，细集料含量较多，级配曲线靠近上限级配；

b）B类级配对照中值级配，在其基础上9.5mm及其以上粗集料的含量，矿粉用量减少，级配曲线靠近下线级配；

c）C类级配参照A、B类级配进行调整，适当增加矿粉用量，使其级配骨架密实。

3 试验结果及分析

通过马歇尔试验确定A、B、C类级配最佳沥青用量分别为4.4%，4.2%、4.3%。采用车辙试验轮碾成型机成型车辙试件：300mm×300mm×50mm，在60℃、轴载0.7MPa条件下进行车辙试验。经车辙试验得到的不同级配下的动稳定度如表5所示。

表5 AC—13不同级配的动稳定度

由上面的试验结果可知：

a）B级配相比A级配其动稳定提高了53%，B级配粗集料含量多于A级配，相比之下表明较粗的级配高温稳定性较好，说明适当的提高混合料中粗集料用量，对改善沥青混合料的高温稳定性有利；

b）C级配相比B级配的动稳定度增加了11%，这是因为C级配相比B级配属于骨架密实型，其高温稳定性较好。

因此，在进行沥青混合料配合比设计时，为提高沥青混合料的高温稳定性，应采用骨架密实型沥青混合料。

4 结语

本文对AC—13三种不同级配的沥青混合料进行了车辙试验，试验结果表明在三种级配组成中骨架密实型沥青混合料动稳定度最高，其高温稳定性最好。在进行AC—13沥青混凝土级配设计时，应优先选用骨架密实型结构。

[1]JTG E20—2011，公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S].

[2]沈金安.沥青与沥青混合料路用性能[M].北京：人民交通出版社，2001.

[3]黄晓明，吴少鹏，赵永利.沥青与沥青混合料[M].南京：东南大学出版社，2002.

[4]吕大伟，孙大权.沥青混合料设计手册[M].北京：人民交通出版社，2007.