普通机制砂沥青混合料AC-25组成设计及应用

彭少龙 冯波 韦增增 陆贤芬

摘要：

为优化粗粒式石灰岩沥青混合料AC-25的组成设计，采用0～4.75 mm普通机制砂作为细集料，设计了8组AC-25的生产配合比曲线进行应用分析，结果表明：普通机制砂沥青混合料AC-25的19 mm、9.5 mm、4.75 mm、

2.36 mm、0.6 mm、0.075 mm的通过率宜分别控制在78%、43%、30%、22%、12%、6%;热料仓（0～3 mm）、矿粉的用量分别按19%、3%设计的普通机制砂沥青混合料AC-25在高温120 ℃～160 ℃下振动、搓揉碾压易成型密实、路面均匀，下面层普通机制砂沥青路面残留空隙率为4%±1.5%，其汉堡车辙深度<6 mm时高温稳定性能良好。

关键词：

道路工程;沥青混合料;机制砂;空隙率;高温稳定性

文献标识码：U416.02-A-13-037-4

0 引言

在交通荷载与气候条件作用下，沥青混合料组成设计的目标是提高其抗剪切强度、断裂强度和临界应变。沥青混合料的抗剪切强度依赖于粗集料与沥青胶（砂）浆之间的粘聚力、粘附性及沥青砂浆的填充密实性 [1-2]。与传统的AC-25组成设计采用石屑做细集料相比，本文AC-25采用普通机制砂作为细集料，普通机制砂的颗粒形状、级配、洁净度提高了沥青胶（砂）浆与粗集料间的粘聚力与粘附性，沥青胶（砂）浆均匀分散裹附在粗集料表面，摊铺碾压过程中粗集料间相互传递嵌挤咬锁易于成型稳定，保证下面层普通机制砂沥青路面粗糙、均匀、密实。

1 普通机制砂混合料AC-25的组成设计

沥青混合料的沥青与矿料材料检测结果如下页表1、表2所示，其中，细集料（0～5）mm是采用碎石加工的普通机制砂，与传统的石屑“两头多”相比，普通机制砂采用碎石作为原材料，采用专用制砂机进行加工，其更洁净、棱角性好，2.36 mm的通过率在72%以上，级配中的有效成分即0.15～1.18 mm约为40%，0.075 mm的通过率≤15%。

本文从拌和楼各热料仓取料筛分，热料仓集料的筛分结果如下页表3所示、矿粉的密度试验结果如下页表4所示。

沥青混合料依靠集料间的嵌挤和沥青胶砂的填充密实形成其抗剪强度，其中，细集料、矿粉的用量设计及其形成的沥青胶（砂）浆在粗集料表面的有效裹附最为关键，过多或者富余的自由沥青胶（砂）浆会降低沥青混合料的抗变形能力及因其局部聚集影响在摊铺过程的分布均匀性。广西高速公路沥青路面下面层AC-25采用普通机制砂做细集料的经验较少，为此，本文按经典的粗颗粒断级配设计思路

[3-4]，设计八条级配曲线（见表5、图1），油石比为3.8%、矿粉用量为3%，拟找出机制砂沥青混合料AC-25的细集料用量。

普通机制砂沥青混合料AC-25的马歇尔试验结果如表6所示。

由表4、表6、图1可知：AC-25的八条曲线：19 mm、9.5 mm、4.75 mm、2.36 mm、0.6 mm、0.075 mm的通过率分别为72.1%～78.8%、38.0%～45.7%、28.1%～30.2%、21.8%～23.5%、10.9%～12.0%、4.2%～4.4%，其中，矿粉的用量为3%、热料仓（0～3）mm为18%～21%。AC-25的马歇尔试验结果毛体积相对密度为2.447～2.500、空隙率相应为2.8%～4.9%。

级配二是级配一基础上调粗（将0～3 mm减1%，22～30 mm加1%），空隙率反而下降0.5%;级配三是在级配二基础上调细（将6～12 mm减2%，0～3 mm加2%），空隙率反而增加1.6%;级配四是在级配三基础上调粗（将0～3 mm减2%，12～16 mm、22～30 mm分别加了1%），空隙率反而下降1.3%;级配五在规范曲线范围之内，空隙率反而更大;级配六在级配五基础上调细（将12～16 mm减1%，0～3 mm加1%），空隙率下降0.5%;级配七在级配五基础上再调细（将12～16 mm

减2%，0～3 mm加2%），空隙率下降0.3%;级配八在级配四基础上调细（将16～22 mm减2%，6～12 mm加2%），空隙率增加0.2%。

级配三、级配五、级配六、级配七的普通机制砂沥青混合料AC-25的空隙率在4.5%～4.9%之间，说明AC-25采用3%矿粉、18%～21%的热料仓（0～3）mm的组成设计相对合理。

选取级配六进行性能验证，其中，级配六AC-25的19 mm、9.5 mm、

4.75 mm、2.36 mm、0.6 mm、0.075 mm的通过率分别为

78.8%、45.4%、29.1%、22%、11.3%、4.3%，3.8%油石比下其空隙率为4.5%，热料仓（0～3）mm、矿粉用量分别为19%、3%。级配六普通机制砂沥青混合料AC-25的车辙试验结果如表7所示。

级配六普通机制砂沥青混合料AC-25的水稳定性试验结果如表8、表9所示。

由表9可知，普通机制砂沥青混合料AC-25冻融劈裂抗拉强度比均满足设计文件技术要求，用碱性的普通硅酸鹽水泥等量代替矿粉，沥青胶浆的黏度增大，AC-25的劈裂抗拉强度相应增大约35%，其掺量宜为1%。

2 普通机制砂沥青混合料AC-25的工程应用及检验

按级配六推荐的生产配合比设计曲线，施工标准配合比中热料仓（0～3）mm、矿粉用量分别为19%、3%进行设计，福格勒摊铺机螺旋拨动粗颗粒（4.75～9.5）mm、（9.5～13.2）mm、（13.2～16）mm、（16～19）mm逐级传递嵌挤均匀分布，（0～2.36）mm有效分散裹附在粗集料表面，普通机制砂AC-25的动稳定度

（60 ℃）在（1 500～2 700）次/mm，高温120 ℃～160 ℃下振动、搓揉碾压，沥青路面无推移、软弹、泛浆，沥青路面残留空隙率为4%±1.5%。

现场取普通机制砂沥青混合料AC-25制作标准马歇尔试件，浸水0.5 h、48 h马歇尔稳定度分别为8.88 kN、8.87 kN（见表10）。

普通机制砂下面层沥青路面均匀密实不渗水、试件的空隙率为2.9%～5.0%（见表11）。

在普通机制砂下面层沥青路面试验段钻芯取样，其位置为行车道左、右轮迹带上，桩号为Yk127+420、Yk127+400距中央路缘石5 m和Yk127+360、Yk127+320距中央路缘石7.5 m。芯样直径为150 mm，切取上面层75 mm进行汉堡车辙试验，车辙行走次数为8 000次，试验条件为空气温度60 ℃，试验结果

如表12所示。

3 结语

（1）粗粒式沥青混合料AC-25的组成设计宜采用普通机制砂做细集料、1%普通硅酸盐水泥做填料。

（2）普通机制砂沥青混合料AC-25的19 mm、9.5 mm、4.75 mm、2.36 mm、0.6 mm、0.075 mm的通过率宜分别控制在78%、43%、30%、22%、12%、6%。

参考文献

[1]孫立军，谭忆秋，胡小弟，等.重载交通下沥青混合料设计方法的新思考[C].第一届全国公路科技创新高层论坛论文集公路设计与施工卷，2002.

[2]王家舒，高 英.沥青混合料体积指标对路用性能的影响[J].江苏大学学报（自然科学版），2018，39（5）：604-610.

[3]沙庆林.SAC和其他粗集料断级配的矿料级配设计方法[J/OL].公路，2005（1）：143-150.

[4]谭忆秋，姚 李，张 锐，等.级配对密级配沥青混合料体积指标的影响[J].中外公路，2012，32（1）：213-217.

收稿日期：2021-03-22

作者简介：

彭少龙（1969—），高级工程师，主要从事公路工程建设技术管理工作;

冯 波（1978—），高级工程师，主要从事公路工程建设技术管理工作;

韦增增（1997—），硕士研究生，研究方向：道路材料、施工技术等;

陆贤芬（1982—），工程师，主要从事道路结构与材料的研究工作。