浇筑式沥青混凝土技术性能测试试验研究

张 涛

(新疆伊犁州水利电力勘测设计研究院，新疆 伊犁 835000)

0 引 言

浇筑式沥青混凝土具有较高的密实度、较好的不透水性、较强的适应变形的性能、较短的施工工期，同时还具有实用性高、经济性合理等特点[1-4]，被越来越广泛地应用在大坝的防渗心墙部位。尤其是在新疆牧区水库建设中，沥青混凝土心墙坝数量占到75%以上。本次以浇筑式沥青混凝土心墙坝为研究对象，研究沥青混凝土技术性能试验，对优选的混凝土配合比进行更深入的综合评价，为系统评价浇筑式沥青混凝土的各项性能提供试验数据。

1 试验材料与分析方法

1) 沥青。采用克拉玛依石化生产的90#(a级)沥青。针入度9.3 mm，延度68.1 cm，软化点48.4℃。

2) 粗骨料。采用工地料场的天然砾石，粒径为5～20 mm。表观密度2.69 g/cm3，与沥青黏附性为5级，针片状颗粒含量16.4%，压碎值7.2%，吸水率1.4%，含泥量0.3%，耐久性(5次硫酸钠溶液循环质量损失)0.1%

3) 细骨料。采用当地料场河砂，粒径为0.075～5 mm。表观密度2.69 g/cm3，吸水率0.8%，水稳定等级10级，耐久性0.2%，含泥量0.2%。

4) 填料(矿料)。采用新疆天业(集团)有限公司生产的42.5级普通硅酸盐水泥。表观密度3.10 g/cm3，亲水系数0.58，含水率0.2%，细度小于0.6 mm占100%，小于0.15 mm占99.79%，小于0.075 mm占94.75%。

本次试验材料中，除含泥量不满足要求(经清洗，再次测定后满足)，各项指标均为《土石坝沥青混凝土面板和心墙设计规范》(SL501—2010)[5]中的规定值。

5) 试验方案及分析方法。本次试验采用正交设计方法，选用L4(24)正交表安排试验方案,即考虑两个因素两个水平的正交试验(表1)。根据以往经验，骨料最大粒径选择19 mm，矿料级配指数选择0.33，利用马歇尔试验，研究以上因素对稳定度、孔隙率和流值的影响。依据《公路工程沥青及沥青配合料试验规程》(JTJ 052—2000)[6]和《水工沥青混凝土试验规程》(DL/T 5362—2006)[7]，对优选的配合比进行沥青混凝土基本性能试验：马歇尔稳定度和流值试验、复演马歇尔试验，沥青混凝土压缩实验、水稳定性试验、渗透试验、施工黏度试验、分离度试验(相关测试方法详见试验规程，在此不重复叙述)。

表1 正交试验因素水平表

2 结果与分析

2.1 马歇尔试验结果分析

通过正交马歇尔试验得出填料用量和沥青用量对孔隙率、流值、稳定度的影响，经过方差和极差分析，初步选择配合比。初步优选组合为A1B1,即1号配合比，骨料最大粒径选择19 mm，矿料级配指数选择0.33，填料用量14%，沥青用量9.0%。现以此配合比进行沥青混凝土的基本性能试验。

2.2 复演马歇尔试验

按优选的1号试验组沥青混凝土配合比制备试件，重复进行马歇尔试验，试验结果见表2。

表2 沥青混凝土马歇尔复演试验结果

由数据可见，40℃情况下试件与20℃相比，稳定度降低50.3%，流值增加57.1%。原因是复演试验的温度接近沥青的软化点温度(48.3℃)，沥青软化，致使混凝土流值增加，稳定度降低。

2.3 沥青混凝土压缩试验

见表3及图1-图3。

表3 沥青混凝土压缩试验成果表(1号配合比)

图1 TY-9沥青混凝土抗压应力-应变曲线

图2 TY-10沥青混凝土抗压应力-应变曲线

图3 TY-11沥青混凝土抗压应力-应变曲线

由压缩实验可知，试件密度越大，孔隙率就越小，相应的抗压强度也就越大，压缩变形模量越小。

2.4 水稳定性试验

见表4。

通过水稳定试验可知，浸泡在水中的试件与放置在空气中相比，最大抗压强度有所下降，说明水进入试件的孔隙之后，会对沥青混凝土中各材料组分间的作用力产生不利影响；本次试验的水稳定系数为0.96，稳定性好。

2.5 渗透试验

见表5。

表4 沥青混凝土水稳定试验成果表(1号配合比)

表5 沥青混凝土渗透试验成果表(1号配合比)

由表5可知，各试件的渗透系数在4.26×10-9～5.59×10-9cm/s之间，均满足文献[5]标准规定的小于等于1×10-8cm/s的技术要求。

2.6 施工黏度试验

见表6。

表6 施工流动性检验结果(1号配合比)

由表6可知，浇筑式沥青混合料在180℃条件下的黏度为4.64×103Pa·s，介于102～104Pa·s之间，施工流动性合格。

2.7 分离度试验

见表7。

表7 沥青混凝土分离度试验结果(1号配合比)

由表7可知，两组试验的分离度为1.01，均小于规范中的规定值1.05，满足标准要求。

推荐配合比结果见表8，合成的矿料级配曲线见图4。

表8 试验室推荐沥青混凝土配合比(1号配合比)

图4 沥青混凝土矿料级配曲线

3 结 论

通过浇筑式沥青混凝土正交试验，初步优选出一组配合比，在此基础上进行基本性能试验，对优选的配合比试件，测试其压缩性、水稳定性、渗透性等指标。结果表明，各项测试指标均满足规范设计要求。由此更进一步了解了浇筑式沥青混凝土的工作性能，为解决沥青混凝土心墙施工及运行过程中的问题奠定了基础。

4 建 议

1) 根据现场矿质材料的级配情况，及时调整矿质混合料的配合比，以准确执行确定的沥青混凝土施工配合比，保证沥青混凝土能达到最大密实度的要求。

2) 沥青混泥土浇筑温度一般控制在140℃～150℃，冬季施工时，可将温度适当提高至160℃，入仓的沥青混凝土流动性不宜过大，以免发生离析、分层现象；对浇筑中的沥青混凝土应使用钢钎、扁铲插捣，使之排气，达到自重密实。

3) 施工单位应按规定在仓面或机口取样对沥青混合料、冷却固结后的沥青混凝土(内部温度降至常温)及时检验，进行抽提试验，密度、孔隙率、马歇尔、渗透、水稳定性等试验，对施工质量进行全面控制。