矿粉性能指标对沥青混合料高温稳定性影响的研究

于辉

[摘要]矿粉在沥青混合料中一般仅占6%左右，但沥青与矿料之间相互作用后，在矿料表面产生的结构沥青是沥青混合料结构形成的决定因素，结构沥青对沥青混合料的高温稳定性有很大的影响，由此可见研究矿粉性能指标对沥青混合料高温稳定性能的影响是有着非常重要的意义。

[关键词]矿粉；沥青混合料；沥青膜厚度；高温稳定性

[DOI]1013939/jcnkizgsc201625185

1概述

我国在“十二五”期间，公路工程建设的成绩十分斐然，公路网络不断地在延伸，到2015年年底全国公路通车总里程达457万千米，高速公路里程已突破12万千米。我国高等级公路上的路面结构按力学特性主要分为刚性路面（主要是水泥砼路面）和柔性路面（沥青路面），其中沥青路面约占75%左右，随着国民经济快速发展，交通量的不断增长，车辆迅速大型化且严重超载，导致了很多高速公路沥青路面均呈现出一定的早期破坏，沥青混合料在高温下为弹性体，劲度较小，在渠化交通下，容易形成车辙推移及其变形。众所周知沥青混合料是由粗集料、细集料、矿粉和沥青形成的多极空间网状结构的分散系，虽然矿粉在沥青混合料当中所占比例不大，一般为混合料质量的6%左右，但沥青与矿料之间相互作用后，在矿料表面产生的结构沥青是沥青混合料结构形成的决定因素，结构沥青对沥青混合料的高温稳定性有很大的影响，由此可见研究矿粉性能指标对沥青混合料高温稳定性能的影响是有着非常重要的意义。

2矿粉的物理指标

目前，我国的规范中沥青混合料只对矿粉做了简单要求，如表观相对密度、含水量、粒度范围、外观和亲水系数等，而在工程实践中经常会发现在沥青和矿粉都符合规范要求时，混合料的性能反而不尽如人意。当发现混合料性能不能满足要求时，有时仅考虑改变沥青用量、沥青种类以及矿料的级配，而不考虑矿粉的性质，诸如颗粒形状、棱角、表面性状等因素的影响，导致结果有偏差，鉴于此为了研究矿粉技术指标对沥青混合料高温稳定性能的影响，分别在吉林省内生产的矿粉选取了六种材料，进行了颗粒组成及比表面积实验，由于《规范》规定的粒度范围要求受筛分试验条件的限制，只对06mm，015mm，0075mm筛孔的通过率提出了技术要求，而矿粉中小于0075mm以下粉体的粒度分布情况对粉体的比表面积等技术指标对沥青混合料高温性能的影响较大，所以分别采用了筛分试验及激光粒度分布仪进行粒度组成检测，最终采用激光粒度分布仪测试矿粉的颗粒组成结果，表1与表2就是有关矿粉细度参数及粒度范围结果。

3沥青膜厚度的计算

在沥青混合料中为了使沥青混合料具有良好的高温抗车辙等特性，就必须要保证在矿料表面产生的结构沥青有一定的厚度，沥青膜厚度对沥青混合料性能影响非常大，沥青膜越厚沥青混合料的耐久性越好，沥青膜越薄，沥青混合料越脆，越易产生开裂和剥落。在沥青混合料配比设计过程中，由于各种矿粉的物理化学指标不尽相同，其组成的沥青混合料最佳沥青用量也有差异，所以先针对所使用的矿粉进行沥青混合料试验，确定沥青混合料的最佳油石比。由于本研究考虑了矿粉本身的比表面积的大小，所以采用了实测的集料比表面积来计算沥青混合料的沥青膜厚度。见表3。

4矿粉对沥青混合料高温稳定性影响的研究

沥青混合料的塑性变形被认为是主要的沥青路面病害形式，主要表现为车辙、推移和拥包，在使用期间，很大部分塑性变形发生在短时间的高温时间内，我国规范规定用车辙试验评价沥青的高温稳定性。

车辙试验的试验荷载为试验轮与试件接触压强为07Mpa±005Mpa，施加的总荷重约为78kg。试验温度采用60±1℃，试件放入恒温室养生时间为不少于5小时，也不得多于24小时。行走距离为23±1cm，行走速度为42±1次/min，行走方向与试件成型碾压方向一致。

得到沥青膜厚度与动稳定度关系见表5。混合料在最佳沥青用量情况下，沥青膜厚度和动稳定度的关系见图1。

如果沥青混合料的动稳定度要满足《规范》规定的大于800次/mm，沥青膜厚度应该大于835μm。

为了使分析更全面，下面以不同矿粉组成的混合料在最佳沥青用量和油石比为5%等情况下，沥青膜厚度与动稳定度的分析，作为对前面分析的补充，图示情况见图2与表6。

从以上分析可以得出有关矿粉性能指标对沥青混合料高温稳定性影响的如下结论：

（1）沥青混合料的沥青膜厚度宜大于847μm；

（2）假定沥青混合料的最佳沥青用量范围为45%～5%，计算矿粉的比表面积在194m2/kg～218 m2/kg，由此得到，矿粉的比表面积不宜超过220 m2/kg。

参考文献：

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