填料对沥青混合料路用性能的实验研究

吴丽英

(山西省交通规划勘察设计院，山西太原 030012)

沥青路面是目前公路交通主要的路面形式，特别是在高等级的路面中有很大优势。众多研究表明，石灰石矿粉(简称石粉)由于能与沥青较好的粘结，从而被广泛应用于沥青混合料中。但是沥青路面受自然条件和行车荷载的作用，经常会发生一些路面病害，从而降低了沥青路面的服务质量和使用寿命。近几年来，我国已建成的一些高速公路相继出现了比较严重的问题。

为了解决沥青路面的车辙和泛油的问题，在常规条件下(即不使用任何改性剂)，研究不同形式的填料对沥青混合料路用性能的影响。本次试验除采用矿粉，粉煤灰等常用填料外，还增加了用滑石粉和硅灰作填料。研究沥青混合料在各种填料最不利情况下的路面使用性能，以最终确定一种较好的填料做添加剂，取得满意的使用效果。

另外，本次试验所用的AK-13A型级配通过调整为S型级配，能够满足规范中的骨架密实型结构的要求。

1 原材料的选择

1.1 沥青胶结料的选择

本次实验沥青采用的是中茂AH-90号沥青，为了证明粉煤灰和滑石粉的作用是对沥青胶结料的改善，还是对沥青混合料的改善，对基质沥青采用不同的掺配比例，进行了沥青的三大指标的试验，试验结果如表1所示。

表1 填料掺量不同的沥青三大指标

从表1中的实验数据可以看出，加入粉煤灰后沥青的针入度、延度降低，软化点变化不大;加入滑石粉和硅灰后沥青的针入度提高，延度降低，软化点变化不大。究其原因，粉煤灰，滑石粉和硅灰性质都比较稳定，加入到沥青里后，并没有发生一些质的变化，反而在沥青受力拉伸的过程中，填料微小颗粒在沥青中形成尖端效应，所以沥青的延度降低，软化点有所下降。而加入滑石粉和硅灰以后，针入度提高了，这有待于进一步的研究，在此不做详细论述。

1.2 集料及填料的选择

试验选用的矿料是机制的石灰岩，集料坚硬，无风化现象。集料颗粒多呈棱柱体和正方体，一般都有几个破碎面。集料中细长扁平状颗粒含量较少。其中填料矿粉的密度为2.691 g/cm3，粉煤灰密度为2.182 g/cm3，滑石粉的密度为2.723 g/cm3。填料中用到的粉煤灰、滑石粉等是由正规厂家所提供，其各项检测指标均能满足GB 1596-91(Ⅱ)的质量指标的要求。

2 马歇尔及车辙试验结果

本次马歇尔试验的填料采用了石粉(AK)，粉煤灰(FAK)，滑石粉(HAK)和一半石粉一半粉煤灰(BAK)四种形式。沥青混合料按目标配合比级配，在160℃ 下拌制，双面击实75次成型，脱模，静置12 h，测定击实密度，然后将试样置于60℃ 水中养护30 min，测稳定度和流值，养护48 h测残留稳定度。试验结果如表2，表3所示。

试验结果表明:自由沥青的含量越大，马歇尔试件越密实，密度越大。在前三种沥青混合料中，FAK-13A的密度最小，说明粉煤灰的吸油量比较大，自由沥青含量少，空隙率最大，稳定度得到提高，马歇尔模数相应提高。滑石粉的密度最大，结合前面针入度变大，可以认为加入滑石粉以后，提高了沥青的流动性，沥青变软，自由沥青的含量相对变大，空隙率降低，稳定度最小，马歇尔模数相应降低。而一半粉煤灰一半石粉的马歇尔试验指标为最低，这也说明了《公路沥青路面施工技术规范》提出的这种添加粉煤灰和石粉的折中方法并不理想。

由最佳油石比的马歇尔及车辙试验结果可以从一定程度上看出三种填料的沥青混合料的抗车辙和水毁性能(见表4)。添加粉煤灰的马歇尔稳定度，残留稳定度，动稳定度均为最高，这也说明全部粉煤灰作填料的沥青混合料的路用性能比全部石粉作填料的沥青混合料的有一定的提高。一半粉煤灰和一半石粉作填料的沥青混合料的试验指标比普通沥青混合料的要低。

表2 油石比为4.5%的沥青混合料马歇尔指标

表3 最佳油石比的沥青混合料马歇尔指标

表4 三种AK级配最佳油石比的车辙试验结果

3 结语

从上述各种实验结果可知，利用粉煤灰代替石粉作沥青混合料的填料是可行的，而滑石粉代替石粉作沥青混合料的填料无论从性能还是经济效益效果看都不很理想。1)从用粉煤灰，滑石粉和硅灰三种填料代替矿粉进行的沥青三大指标试验可以看出，粉煤灰沥青的针入度降低，而滑石粉和硅灰沥青针入度都变高。延度的变化规律一致，都为降低。2)在相同用油量的情况下，粉煤灰沥青混合料的各项指标均比石粉沥青混合料、滑石粉沥青混合料、一半矿粉一半粉煤灰混合料的要高，而粉煤灰的价格却要远低于石粉、滑石粉的价格，因而粉煤灰沥青混合料相对具有一定的经济效益。3)基于上述试验结果，《公路沥青路面施工技术规范》提出的粉煤灰和滑石粉用作填料的方法有待商榷。

[1]JTG F40-2004，公路沥青路面施工技术规范[S].

[2]JTG E40-2007，公路土工试验规程[S].

[3]李福普，沈金安.公路沥青路面施工技术规范实施手册[M].北京:人民交通出版社，2009.

[4]祖加辉，肖 田.细集料对沥青混合料路用性能的影响研究[J].山西建筑，2010，36(36):156-157.