逐级嵌挤型薄层沥青混合料性能探究

董海东 周晓雨 刘栋 蔡燕霞

（1.浙江顺畅高等级公路养护有限公司，浙江 杭州，310000；2.中路高科（北京）公路技术有限公司，北京，100088；3.中路高科交通科技集团有限公司，北京，100088））

0 引言

薄层铺装是一种道路建设的可持续发展手段，最早出现在四五十年前，用来延长路面寿命、提高路面抗滑与排水能力、减小噪音、增加路面强度等。沥青混凝土罩面通过减薄其厚度来恢复路面性能，后来也用来新建路面。薄层罩面沥青混合料设计方法主要采用体积法，这种设计方法仅考虑了矿料粒径分布情况，矿料的其他各项性状，如强度、粒形等，均未考虑，只能在完成配比后通过试验验证矿料级配是否合理，相对来讲比较被动。此外，矿料级配单一以体积为设计参数，难以保证混合料的路用性能，而力学参数能更真实地反映混合料的力学性质，并可作为设计和性能预测的参数。本文采用逐级嵌挤型薄层沥青混合料设计方法，将集料进行“分档”，并依据骨架最强和体积最密原则对混合料级配进行设计。通过室内试验手段对混合料性能进行评价，并与AC类级配混合料性能进行对比。

1 逐级嵌挤型薄层沥青混合料设计方法

沥青混合料的结构性质主要受集料的级配情况与组合形式影响，这二者同时决定混合料的使用性能。逐级嵌挤型薄层沥青混合料设计方法基于矿料级配嵌挤理论，按照“骨架”及“密实”分开思路进行矿料混合料的级配设计。

“骨架最强”即借助承载比试验方法，依据强度最优原则，优选出各档粗集料掺配比例，确定逐级嵌挤型沥青混合料粗集料掺配比例；“体积最密”则基于粗集料级配的间隙率确定细集料的掺配比例，填料部分与细集料等量置换，最终确定嵌挤型薄层沥青混合料级配。

2 原材料与试验方案设计

2.1 原材料

本文中的原材料为高黏改性沥青，基本性能参数指标如表1所示。

表1 高黏改性沥青技术指标

粗集料、细集料和矿粉技术指标如表2～表4所示。

表2 粗集料技术指标检测结果

表3 细集料技术指标检测结果

表4 矿粉技术指标检测结果

表6 选取最佳油石比

2.2 试验方案

为了研究逐级嵌挤型（ETA）沥青混合料性能，首先通过马歇尔试验方法，变化多组不同油石比，依据沥青混合料体积指标及马歇尔稳定度指标确定最佳沥青用量范围。混合料路用性能测试参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）进行高温车辙试验、水稳定性试验、疲劳性能试验。

3 配合比设计

本文中的沥青混合料为粒径不超过10的薄层沥青混合料。逐级嵌挤型薄层沥青混合料（ETA10）配合比设计按照以下步骤进行：首先按照7.2mm、4.75mm、2.36mm筛孔将粗集料进行分档，按照不同质量掺配比例构建粗骨料骨架结构，并依据集料承载比试验选取强度最高的粗骨料级配组成；然后，将细集料依照体积最密的原则填充到粗集料骨架空隙中，并得到逐级嵌挤型薄层沥青混合料级配。

4 逐级嵌挤型薄层沥青混合料性能

4.1 最佳油石比的选取

采用目标级配，分别以4.5%、5%、5.5%、6%、6.5%5组油石比配制沥青混合料进行马歇尔动稳定度试验，选取最佳油石比，最终确定目标级配最佳油石比为5.7%。

4.2 路用性能验证

采用目标级配，以5.7%油石比配制逐级嵌挤型薄层沥青混合料，验证沥青混合料体积指标，结果如表7所示。

表7 沥青混合料体积指标

逐级嵌挤型薄层沥青混合料马歇尔残留稳定度、冻融劈裂强度比、动稳定度、等路用性能，检测结果如表8所示。

表8 沥青混合料路用性能指标

5 结束语

本文中的逐级嵌挤型薄层沥青混合料（ETA10）最佳油石比为5.7%；通过逐级嵌挤型薄层沥青混合料目标配合比设计，可确定沥青混合料相关体积参数，即：最大理论相对密度为2.487；毛体积相对密度为2.39，空隙率为3.9%；逐级嵌挤型薄层沥青混合料析漏损失、飞散损失、残留稳定度、冻融劈裂强度比、动稳定度等均满足设计文件要求。