矿粉对浇注式沥青混合料性能的影响分析

向文凤，胡德勇，程华才

（1.安徽省交通控股集团有限公司，合肥　230088；2.重庆市智翔铺道技术工程有限公司，重庆　401336；3.安徽省高速公路试验检测科研中心有限公司，合肥　230601）

矿粉对浇注式沥青混合料性能的影响分析

向文凤1，胡德勇2，程华才3

（1.安徽省交通控股集团有限公司，合肥230088；2.重庆市智翔铺道技术工程有限公司，重庆401336；3.安徽省高速公路试验检测科研中心有限公司，合肥230601）

采用0.075 mm通过率（P0.075）不同的矿粉，分析P0.075对浇注式沥青混合料流动性、高温性能和低温性能的影响规律。研究结果表明：矿粉P0.075对浇注式沥青混合料的流动性和贯入度呈2次多项式函数关系，与贯入度增量呈指数函数关系，对低温弯拉性能影响不显著。施工控制过程中，矿粉P0.075应控制在83.0%～93.3%之间。

浇注式沥青混合料；矿粉；P0.075；流动度；贯入度；低温弯曲

浇注式沥青混凝土具有“三高”特性，即油石比高、拌和温度高、矿粉用量高，其中矿粉用量可以达到整个矿料用量的30%［1］。根据设计要求和实际工程经验，矿粉的0.075mm通过率要达到80%～100%。因此，浇注式沥青混合料具有非常好的流动性。采用浇注式摊捕时，一般不需碾压，只需简单摊铺整平即可完成施工［2］。

浇注式沥青混合料属于典型悬浮密实结构。沥青与矿粉形成沥青胶浆，粗、细集料分散于沥青胶浆中，胶浆性能对混合料性能的影响远远大于其他类型的沥青混合料［3-4］。在沥青胶浆中，不同粉胶比的矿粉比表面积、自由沥青含量等都会对混合料性能产生影响［5-6］。若自由沥青含量少，则会使矿料颗粒之间的相互干涉作用增大，内摩阻力增大，其抵抗变形的能力增强；若自由沥青多，则会导致混合料内部容易产生相对位移，抗剪性能等减弱［7-8］。

浇注式沥青混合料配合比设计时，矿粉控制点主要是0.075 mm筛孔通过率（P0.075）。本文采用P0.075不同的矿粉，在相同沥青混合料配合比（矿料级配和油石比）的基础上，分析P0.075不同的矿粉对浇注式沥青混合料性能的影响。

1　配合比设计

1.1矿料级配设计

试验时，粗集料和细集料都选用玄武岩，矿粉选用石灰岩矿粉。根据矿料级配设计，采用P0.075为85%的矿粉进行配合比设计（矿料级配和最佳油石比）。矿料级配设计见表1。

在混合料配合比不变（不同规格集料比例、沥青用量不变）的基础上，采用 P0.075为75%、80%、90%、95%的矿粉等量替代P0.075为85%的矿粉，替代后的矿料设计级配见表2。

1.2油石比确定

试验时，采用聚合物复合改性沥青作为结合料。通过配合比设计，基准浇注式沥青混合料（矿粉P0.075为85%）的最佳油石比为7.7%。聚合物改性沥青主要性能见表3，最佳油石比下的浇注式沥青混合料各项性能见表4。

表1　矿数P0.075为85%时矿料级配设计

表2　采用矿粉P0.075不同时矿料的设计级配

表3　聚合物复合改性沥青性能试验结果

表4　最佳油石比下混合料性能试验结果

2　矿粉P0.075对浇注式沥青混合料性能的影响

采用矿粉P0.075不同的浇注式沥青混合料，按照JTG E20—2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》和《公路钢箱梁桥面铺装设计与施工技术指南》（交公便字［2006］271号）规定的试验方法成型试件，测试其流动性、贯入度及贯入度增量、低温弯曲应变，分析矿粉P0.075与各项指标之间的关系。矿粉P0.075与浇注式沥青混合料流动性、贯入度、贯入度增量和低温弯拉应变的关系见图1。

浇注式沥青混合料在拌和过程中，拌和温度控制在220～240℃之间。拌和完成后，测试混合料不同出料温度下的流动性，通过流动性与温度的回归曲线，计算出240℃时的流动度。

图1　矿粉P0.075与浇注式沥青混合料各项性能的关系

浇注式沥青混合料采用贯入度和车辙动稳定度来评价其高温稳定性。在测试完混合料流动性后，通过制备边长为70.7 mm×70.7 mm立方体试件，进行60℃贯入度试验。

从图1可以看出，矿粉P0.075与浇注式沥青混合料的流动性、贯入度呈2次多项式函数关系，与浇注式沥青混合料贯入度增量呈指数函数关系，但与浇注式沥青混合料低温弯曲应变之间的关系不显著，且弯拉应变值在一定数值之间均衡分布。

由试验结果分析可知，随着矿粉P0.075增大，矿粉比表面积也相应增加，拌和沥青混合料时，其吸附的结构沥青也就越多，而自由沥青则相应减少。随着自由沥青减少，矿质骨料之间的摩阻力和阻滞力会增大，从而制约了混合料内部集料之间的滑动或流动，降低了浇注式沥青混合料的流动性。同时，结构沥青的增加降低了沥青结合料的温度敏感性，提高了浇注式沥青混合料的内部粘聚力。因此，浇注式沥青混合料抵抗外界荷载、抗高温变形能力逐渐增强。

浇注式沥青混合料低温抗裂性能受沥青结合料的影响较小。试验时虽然改变了矿粉P0.075，但因为保持沥青结合料和油石比不变，故混合料的低温弯拉应变变化不大。由此可知，浇注式沥青混合料低温抗裂性能受沥青结合料和油石比影响较大，对矿粉P0.075波动不敏感。

3　矿粉P0.075的取值范围研究

根据上述矿粉P0.075与浇注式沥青混合料的各项性能之间的函数关系及《公路钢箱梁桥面铺装设计与施工技术指南》（交公便字［2006］）中对浇注式沥青混合料各项性能的技术要求，对浇注式沥青混合料各项性能指标值对应的矿粉P0.075值进行了分析，结果见表5。

表5　矿粉P0.075分析值

分析表5可知，施工过程中，要满足浇注式沥青混合料的各项性能，矿粉 P0.075的控制范围应在83.0%～93.3%之间。

4　结论

本文对矿粉P0.075的波动对浇注式沥青混合料性能的影响进行了分析，并得出如下结论：

1）矿粉P0.075波动对浇注式沥青混合料的流动性和高温稳定性影响显著，对低温抗裂性影响轻微。矿粉P0.075的提高改善了浇注式混合料的高温稳定性，但对浇注式沥青混合料的流动性会产生一定的不利影响。

2）实际工程中，矿粉储存罐中的矿粉难以满足一个施工日中浇注式沥青混合料的需求量，往往需要多次调运矿粉。但是，由于矿粉加工厂因设备、材料等原因，矿粉的粒度组成难以得到准确地控制，往往其P0.075出现一些波动，而这些波动对浇注式沥青混合料的性能，如高温稳定性、流动性等会产生一定的影响。因此，为保证浇注式沥青混合料性能稳定，建议矿粉P0.075应控制在83.0% ～93.3%范围内。

［1］吴文军，张华，钱觉时.浇注式沥青混合料应用现状综述［J］.公路交通技术，2009（6）：54-56.

［2］樊叶华，黄卫，王敬民，等.钢桥面浇注式沥青混合料铺装路用性能分析［J］.公路交通科技，2007 （4）：24-26.

［3］陈骁，杨平，郑健龙，等.基于粘温特性的沥青混合料施工温度指标［J］.长安大学学报（自然科学版），2012，32（2）：45-51.

［4］ DALLAS N LITTLE，J CLAI NE PETERSEN.Unique Effects of Hydrated Lime Filler on the Performance Relate Properties of Asphalt Cement：Physical and Chemical Interaction Revisited［J］.Jounal of Materials in Civil Engineering，2005，17（2）：207-218.

［5］王捷，龚涌峰.粉胶比对沥青胶浆和沥青混合料性能的影响［J］.长沙交通学院学报，2004，20（4）：73-77.

［6］李平，张争奇，王秉纲，等.沥青胶浆粘度特性研究［J］.交通运输工程学报，2008，8（2）：49-52.

［7］张争奇，王永财.沥青胶浆对沥青混合料高低温性能的影响［J］.长安大学学报（自然科学版），2006，26（2）：1-5.

［8］吴文军，吕春飞，黄磊，等.粉胶比对浇注式沥青胶浆高低温性能的影响［J］.公路交通技术，2011 （1）：37-39.

Analysis on Influence to Performance of Pouring Asphalt Mixture by Mineral Powder

XIANG Wenfeng1，HU Deyong2，CHENG Huacai3

This paper adopts different pass rate 0.075 mm（P0.075）mineral powder，to analyze the rules of P0.075＇s influence to fluidity，high/low temperature performance of pouring asphalt mixture.Study results show：Mineral powder P0.075has a 2 degree polynomial function relation with the fluidity and penetration of pouring asphalt mixture.It has an exponential function relation with penetration increment and has little influence to low temperature flexural performance.During construction control，the proportion of mineral powder P0.075 shall be controlled within 83.0%～93.3%.

pouring asphalt mixture；mineral powder；P0.075；fluidity；penetration；low temperature flexural performance

1009-6477（2016）04-0022-04

U414

A

10.13607/j.cnki.gljt.2016.04.005

交通运输部企业技术创新项目（2013315740040）

2016-03-18

向文凤（1983-），男，重庆市人，硕士，工程师。