矿料级配对沥青混合料高温稳定性的影响分析

1 引言

1.1本文主要研究内容及意义

在当代社会沥青混合料的高温稳定性越来越引起人们的关注。级配对混合料的高温性起到了决定性作用，所以研究级配对沥青混合料高温稳定性的影响是非常必要的。

本文采用试验研究与理论分析相结合的方法，在沥青混合料矿料级配分析的基础上，对AC-16和AC-20两种不同级配的沥青混合料进行了试验，分析不同级配对沥青混合料的骨架结构的影响；又通过马歇尔试验和车辙试验分别检测两种级配的沥青混合料，对比分析集料关键筛孔通过率对流值、稳定度、动稳定度等评价指标的影响，从而反映出级配对沥青混合料高温稳定性的影响。

2 沥青混合料设计及试验研究

2.1沥青混合料类型的选择

根据道路等级、路面结构层位等选择适用的沥青混合料类型， AC型沥青混合料属悬浮密实结构，这类结构经压实后，密度较大，水稳定性、低温抗裂性和耐久性较好。本文选取了AC-20和AC-16型沥青混合料进行对比试验。

2.2试件的制备

2.2.1标准马歇尔试件的制作

将各种规格的矿料置于105℃的烘箱中烘干至恒重（不少于6h），将沥青试样用恒温烘箱加热至拌合温度，备用。用占有少许黄油的毛刷擦静试模、套筒及击实座，然后置于105℃烘箱中加热1h，备用。将拌合机预热至160℃，备用。先将预热的粗细集料置于拌合机中，拌合1min，然后分别加入沥青，最后是矿粉，分别各拌合1min。将拌好的沥青混合料，均匀的称取1250g，铲入模具中，由周边到中间插捣，用温度计检查混合料温度，如果温度不满足140～160℃，放入烘箱加热。将试模连通底座一起放于击实台上，击实75次；击实一面后，以同样的方式和次数击实另一面。

2.2.2板式试件的制作

制作板式试件时，由于拌合量大，需要分两次进行拌和。将预热的试模从烘箱中取出，装上试模框架，在试模中铺一张尺寸合适的报纸，将办好的全部沥青混合料，用小铲稍加拌合后均匀的延试模由边至中的顺序装入试模，中部要略高于四周。用预热的小锤由边至中压实一遍整平成凸圆弧型。用温度计检测温度。

先将碾压机预热至100℃，然后将盛有沥青混合料的试模置于轮碾机的平台上，轻轻放下碾压轮，调整总荷载为9KN。启动碾压机先在一个方向碾压2个往返，卸载，抬起碾压轮，将试件调转方向，再碾压14个往返。

3 试验检测及结果分析

3.1矿料级配的分析

通过图1、图2中AC-16和AC-20的级配曲线，不难看出，两种级配的曲线大体都成“S”型分布， AC-16的曲线的切线斜率大，从而变化急促，这是因为这两种混合料在2.36mm～4.75mm区域的通过率存在较大的差异。AC-16级配在2.36mm的通过率大，可见AC-20的级配偏粗。粗集料对在沥青混合料中主要起骨架作用，而AC-20的粗集料含量比AC-16的高，所以AC-20的骨架性能优于AC-16。骨架性能对沥青混合料的高温稳定性起很大作用，从级配的角度可以认为AC-20的沥青混合料的高温稳定性较好。

3.2高温稳定性的评价方法

沥青混合料的高温稳定性的评价实验较多，如圆柱体试件的单轴静载、动载、重复荷载实验；三轴静载、动载、重复荷载实验。此外还有马歇尔稳定度度、哈费氏稳定度等工程实验。本文在评估时也采用了车辙试验来反映沥青混合料的高温稳定性。

3.3级配对车辙试验的影响

制作一块经碾压成型的板块试件（尺寸为300mm×300mm×50mm），试件成型后，连同试模一起在常温条件下放置24h。将试件连同试模一起，置于已达到试验温度60℃的恒温室中，保温时间为6h，在讲试件连同试模置于车辙试验机的试验台上，在统一试件两侧1/3位置上进行两次试验取平均值。

3.3.1车辙试验分析

沥青混合料车辙试验的的目的是用于测定沥青混合料的高温抗车辙能力。对AC-16和AC-20两种级配的沥青混合料进行车辙试验，得到车辙深度与时间的关系曲线如图3和图4所示。

通过图3和图4关系曲线的变化，可以看出板式试件被碾压前45min产生较深车辙，经过这一压实过程，试件的剩余空隙率已经很小，密实度已经基本趋于稳定，在随后的15min碾压过程中，沥青混合料的永久变形则变化不大。在同样的碾压次数下，AC-16的车辙深度为2.66mm，AC-20的车辙深度为2.48mm，AC-16的变形量大，反映出AC-20的高温稳定性优于AC-16。

通常以产生1mm车辙变形所需要的行走次数，即动稳定度指标评价沥青混合料的抗车辙能力。动稳定度由公式

由图1和图2的级配曲线可以看出，由于AC-20混合料中4.75m的通过率为41%，配合比中公称粒径为5-10和10-20的集料含用量分别为18.5%和39%，可见粗集料含量多，形成了较好的骨架结构，在车辙试验中得出动稳定度5250次/mm，明显高于AC-16沥青混合料。当混合料形成骨架时，骨架结构越密实对沥青混合料抗变形能力越有利。

粗集料的含量过小会使高温稳定性能较差，含量过大则会使混合料的施工性能变差；细集料主要起填充作用，对骨架密实型沥青混合料的高温稳定性影响较小。

4 结论与展望

随着公路的发展，高温稳定性越来越受到人们的重视，而级配对沥青混合料的高温性能有重要的影响。基于对AC-16和AC-20两种沥青混合料的级配设计、试验和试件检验，通过室内试验对比检验和数据的分析得出以下结论：

1）不同级配的沥青混合料的车辙试验结果偏差很大，大粒径级配要优于小粒径级配的高温稳定性粗；

2）集料含量对混合料高温稳定性影响较大；

3）细集料主要起填充作用，对骨架密实型沥青混合料的高温性能影响较小；

4）AC设计级配时应保证混合料具有一定的骨架性，相应减少细集料用量。

作者简介：1.范军丽（1977—）女，汉族，陕西渭南人；2.王晓婷（1981—）女，汉族，陕西渭南人.