关键筛孔通过率对冷拌沥青混合料体积指标的影响

许 飞

苏交科集团股份有限公司

1 引言

国外在20世纪二、三十年代开始研究冷拌沥青混合料，沥青胶结料采用稀释沥青或乳化沥青，主要应用在沥青路面的基层或面层，进行病害的修补和路面铺筑。国内研究及应用相对较晚，虽然近年来开展的研究较多，但基本局限于养护工程小范围的病害修补，尚未有较大面积的新建工程实例。目前，冷拌沥青混合料和热拌沥青混合料配合比设计大多采用马歇尔设计或Superpave设计方法，不管哪种设计方法，都是通过体积指标来确定最佳级配和最佳沥青用量的，体积指标是冷拌沥青混合料配合比设计的重要内容之一，同时可以初步判断冷拌沥青混合料的使用性能。冷拌沥青混合料的体积指标主要包括空隙率、矿料间隙率和沥青饱和度，这些体积指标直接影响到冷拌沥青混合料的使用性能，包括水稳定性、低温抗裂性、高温稳定性等。本文依托江苏省S226干线公路工程为依据，分析研究不同的集料级配对冷拌沥青混合料体积指标的影响。

2 级配对冷拌沥青混合料体积指标的影响

2.1 试验材料与试验方法

2.1.1 试验材料

胶结料选择改性乳化沥青；矿料选择石灰岩集料和石灰岩矿粉；固化剂是形成冷拌早期强度沥青混合料和调整沥青路面刚柔指标的添加剂(白色粉末状固体)；水选用干净的饮用自来水。

2.1.2 试验方法

本文的试验方法是在交通部阳离子乳化沥青课题协作组修正马歇尔试验方法上进行的再修正[1]，击实次数为双面各75次，以下的击实均为双面，试件分2次击实，首次击实50次，经过110℃高温养生24h后再次击实25次，常温养生一天后进行马歇尔试验。

2.2 级配对AC型冷拌沥青混合料体积特性的影响

不同的级配本质是关键筛孔的通过率不同，通过关键筛孔通过率的区分，可以区分出粗粒式和细粒式，对沥青混合料的级配设计具有一定的意义，关键筛孔通过率的不同对沥青混合料的体积指标有一定的影响，通过对关键筛孔通过率的调整来获取体积指标符合规范的沥青混合料[3]。

不同体积参数对沥青混合料性能的影响很大，特别是空隙率，空隙率过大或过小，都会对沥青路面造成不利影响。空隙率过大，沥青混合料路面耐久性变差，容易发生水损坏，造成剥落、松散、坑槽等病害。空隙率过小，混合料难以压实且在高温下易发生流动，造成永久变形[3]。

目前国内尚无统一的乳化沥青混合料的设计标准，本文在进行级配设计的时候，参考《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中关于热拌沥青混合料的级配范围进行级配调试，考虑到路面结构层混合料要有足够的强度，因此混合料需要有一定的骨架结构选择粗型级配进行调试，以2.36mm(规范上下限[24，50])筛孔的质量通过率为级配控制点[2]，根据筛分结果设计并采用粗、中、细三个不同的级配(级配1、级配2、级配3)，2.36mm通过率分别为23.1%，27.2%，31.5%，为了试验结果的准确性，根据试验及工程经验本文又设计一个“细型级配”用于比对，2.36mm通过率为42.8%，参照交通部乳化沥青课题组乳液经验公式[1]，计算得出采用5.6%油石比，根据文献和工程经验选取掺量集料质量3%的固化剂和2.0%的用水量进行马歇尔击实试验。

马歇尔试验后进行孔隙率、矿料间隙率、饱和度和稳定度的计算和检测，级配1孔隙率为9.0%，矿料间隙率为18.8%，沥青饱和度为52.4%，稳定度为6.20；级配2孔隙率为7.8%，矿料间隙率为17.9%，沥青饱和度为56.3%，稳定度为7.30；级配3孔隙率为9.1%，矿料间隙率为19.1%，沥青饱和度为52.5%，稳定度为6.23；细型级配孔隙率为10.7%，矿料间隙率为21.0%，饱和度为48.8%，稳定度为5.54。根据试验结果可以得出：

(1)细型级配混合料空隙率大、稳定度低，因为没有足够的骨架形成内摩阻力，细集料多用水量大，在相同养护时间里，水分散失不完全，因此细型级配混合料空隙率大稳定度低，从而影响路面的使用性能。

(2)级配2相比于其他级配都具有较好的体积指标，级配2的空隙率为7.8%，矿料间隙率为17.9%，沥青饱和度为56.3%。

(3)空隙率及矿料间隙率随着2.36mm通过率的增大先减小后增大，因此在级配范围内2.36mm通过率的控制不能过小和过大，否则得不到合适的体积指标。

(4)从马歇尔试验结果来看，采用调整2.36mm通过率的方法来控制混合料体积指标是可行的。

3 结语

对于冷拌沥青混合料来说，根据使用要求和环境特点，按照本文采用的技术指标选择适宜的乳化沥青、矿料和固化剂，同时对集料、乳化沥青用量和空隙率进行均衡、合理的搭配是设计沥青混合料的主要任务。

本文采用的马歇尔试验方法是根据对以往经验进行了适当的修正，可较好的模拟施工条件，试验结果规律性较好，较为合理。

本文对四个具有代表性的不同级配的冷拌沥青混合料进行了研究，发现混合料体积指标随着2.36mm通过率的变化而有规律的变化，因此认为可以通过对2.36mm这一关键筛孔通过率的调整来控制冷拌沥青混合料的体积指标。

针对冷拌沥青混合料级配设计过程中过多依赖经验的情况，本文提出了原材料指标控制要求、试验方法以及通过对关键筛孔调整进而控制体积指标的方法，从而提高了设计过程的质量和效率，减少了试验量，同时也为按体积设计冷拌沥青混合料提供了理论基础。

[1]交通部阳离子乳化沥青课题协作组.阳离子乳化沥青路面[M].北京：人民交通出版社，1988.

[2]JTGF40-2004 公路沥青路面施工技术规范[S].北京：人民交通出版社.2005.

[3]级配对沥青混合料体积特性的影响.华南理工大学学报2002.