AC—16沥青混凝土上面层工程级配优化研究

李红梅，刘文方

（四川理工学院建筑工程学院，四川 自贡643000）

0 引言

柞小高速公路沥青路面结构为上面层5cm SBS改性沥青混凝土（AC—16）+中面层7cm SBS改性沥青混凝土（AC—25）+下面层10cm 沥青稳定碎石（ATB—30）。《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）中对AC—16沥青混凝土的矿料级配范围规定的太宽，需结合工程实际情况提出工程设计级配范围。在提出柞小高速公路沥青路面使用性能气候分区的基础上，对两种AC—16 级配形成的沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性等路面使用性能进行了研究，根据该地区气候分区下高等级公路沥青路面的特点，并结合试验数据，提出了适用于该地区高等级公路沥青路面的AC—16型密级配沥青混凝土上面层工程设计级配范围，供广大设计和施工人员参考，以指导工程实践。

1 原材料技术性质和级配的选取

沥青采用韩国SK—90 号基质沥青，并通过SBS进行改性，按沥青试验规程进行主要技术性能试验，其技术指标满足规范要求。矿料采用陕西省镇安县青铜关料场的闪长岩，按照公路工程集料试验规程进行主要技术性能试验，其技术指标均满足规范要求。陕西地区高等级公路的沥青路面上面层，首先结合工程实际情况初步确定出工程设计级配范围。本研究级配的选取以JTG F40—2004提供的级配为基础，并参考AC—16沥青混凝土在其他高等级公路中的使用情况，适当调整各筛孔通过率，确定出AC—16 沥青混凝土的两个典型级配（M级配和N级配），如表1所示。

表1 两种级配的合成级配通过率

2 AC—16沥青混凝土油石比的确定

AC—16 沥青混凝土按照传统马歇尔试验进行最佳油石比的确定，试件尺寸为Φ101.6mm×63.5mm，双面各击实75 次，通过试验确定出的M级配和N 级配的最佳油石比分别为4.9%和4.1%，两种级配在各自最佳油石比下的试验结果见表2。

表2 马歇尔试验结果

从表2的数据可以看出，M级配沥青混凝土混合料的各项指标均能较好地满足技术要求，而N级配的沥青混凝土混合料不满足最小VMA 的要求，这与细集料的含量偏高有关，建议对N级配进行适当调整。

3 AC—16沥青混凝土性能分析

陕西柞小高速公路的气候分区属于1-3-2区，即夏炎热冬冷湿润区[1]。上面层直接承受车辆荷载的作用，并且直接暴露在大气作用下，所以夏季高温季节易产生车辙，冬天的低温易产生低温裂缝，雨季对水稳性的要求较高[2]。考虑AC—16 沥青混凝土上面层的层位功能和该地区的气候分区，对AC—16沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性以及水稳定性等路用性能都进行了试验研究。

3.1 高温性能

两种典型级配在最佳油石比下的车辙试验结果见表3。

表3 车辙试验结果

从表3的试验数据可以看出，两种级配在最佳油石比下的动稳定度都远远满足施工技术规范的要求，表现出很强的抗车辙能力。研究表明[3]，4.75mm 以上粗集料的含量对沥青混合料抵抗永久变形的能力有显著影响：碎石含量越多，其抗永久变形能力越强。本研究中，M 级配中4.75mm 以上碎石颗粒含量较高，试验结果也显示M 级配形成沥青混合料的动稳定度比N级配高。

3.2 低温性能

沥青混合料的低温抗裂性能用低温弯曲试验来评价，将AC—16 沥青混凝土轮碾成车辙板，并切割成小梁试件，在试验温度为-10℃、加载速率50mm/min的条件下进行小梁试件弯曲试验[4]，其结果见表4。可以看出，两种级配均满足规范破坏应变不低于2 800 的要求，表现出较好的低温抗裂性能。

表4 低温弯曲试验结果

3.3 水稳定性

检验沥青混合料水稳性能的试验方法很多，本研究采用现行规范要求的浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验，进行沥青混合料的水稳定性试验。两种级配下的试验结果见表5。

表5 水损害试验结果

从表5 试验数据可以看出，两种级配的残留稳定度和冻融劈裂残留强度比均能满足规范要求，这表明两种级配在最佳油石比下的水稳性能较好。N 级配的水稳定性要优于M 级配，原因可能是N 级配在最佳油石比下的空隙率小于M 级配，孔隙率越小，水分渗入沥青膜与矿料界面就会越困难，从而在冻融循环中进入试件中的水分相对较少，试件受到的水损害就会较小[5]。

4 结论

两种级配形成的沥青混合料通过了规范要求的夏炎热冬冷湿润区路面使用性能的检验，M级配符合马歇尔试验技术标准的规定，但N级配不满足最小矿料间隙率VMA 的要求，说明N 级配的细集料含量偏高，在此基础上可将N 级配的关键筛孔4.75mm 及以下筛孔的细集料通过率适当调低，并使各粒径的变化范围控制在10%以内，得出上面层用AC—16 沥青混凝土建议的工程设计级配范围见表6，建议AC—16 沥青混凝土油石比控制在4.1%～4.9%。

表6 AC—16工程级配范围

[1] JTG F40—2004，公路沥青路面施工技术规范[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] 侯国京.级配对AC—13沥青混合料高温性能的影响[J].交通标准化，2013（12）：37-39．

[4] JTJ 052—2000,公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S].

[5] 蒙华，朱洪洲，徐新，等.不同级配沥青稳定碎石水稳定性评价[J].公路与汽运，2008（1）：77-79．