谈矿料级配对沥青混合料渗水的影响

徐继伟

(新疆城建材料有限责任公司，新疆乌鲁木齐 830049)

0 引言

近年来，乌鲁木齐市区的许多路面在通车3年～5年甚至更短的时间内就会出现脱粒、松散、麻面、网裂进而形成坑洞等大面积的水损坏，造成了巨大的经济损失。出现这种现象的原因之一是沥青混合料在水的侵蚀作用下，经过冰雪融化，沥青结合料与集料之间的粘结性不强、空隙率较大等等原因，这就是沥青路面的水损害。研究表明，尽管有众多因素导致沥青路面的早期损坏，水依然是路面性能衰减的主要原因，沥青混合料的渗透性严重影响其使用性能，所以沥青混凝土的渗水性能越来越得到人们的重视。

1 沥青混凝土路面渗水形式以及渗水性能的影响因素

沥青混凝土路面的渗水形式主要有三种:

第一种是上下连通式的透水，即下渗。主要是指孔隙上下连通，水从表面的孔隙直接通过表面层进入下一级的表面层，甚至直接进入基层。这种路面的渗水在做渗水试验时表现为:渗水仪底盘的周围没有水迹，但是液柱下降很快，说明水主要是向下渗透。这种渗水形式对路面的危害最大。

第二种是水平方向的渗水，即侧渗。主要是指孔隙水平连通，或者形成U形管的形状，此时水从表面的孔隙进入，在路面结构层里面蜿蜒行进，最后又从表面的孔隙中渗出。这种渗水在做渗水系数检测时表现为:液柱下降很快，同时底盘周围有很多水迹。水不是从渗水仪底盘处直接渗出，而是从周围的沥青混凝土路面渗出。这种渗水形式在比较粗糙的路面上比较常见，发生这种情况的原因主要是表面空隙率大，下部空隙率小，表面连通孔多，水从上到下流入底座后，沿着表面连通孔侧渗，然后在孔的另一端流出路面。众所周知，路面水损害主要是下渗的水造成的，侧渗流出的水危害性不大，相反如果表面层能很快渗水，又不致形成水膜，对抗滑性能有很大好处。

第三种是复合式的渗水。既有上下连通式的渗水，也有水平方向的渗水。大部分的路面渗水都属于这种情况。这种渗水形式对路面的危害也很大。

影响沥青混凝土路面渗水系数的因素很多，归结起来主要有以下几个方面:

1)原材料及级配影响。

原材料质量不稳定，会导致配合比级配变化，石料产地不同吸水率不一致。生产时中途更换不同产地的石料。吸水率较大的石料对沥青的吸附量增大，会导致有效沥青用量的减小，在相同的油石比下，空隙率会增大，从而使渗水系数增大。有时为了增加抗车辙能力而增加大粒径石料的用量，使沥青混凝土路面空隙率增大，也会导致渗水系数增大。

2)空隙率的影响。

一般情况下是空隙率越大，渗水系数越大，但是也不是绝对关系，有些情况下，空隙率虽然较大，但是由于空隙都是闭口孔，所以渗水系数并不大。

3)施工对沥青混凝土路面渗水性能的影响。

混合料在运输、摊铺和碾压过程中出现离析或压实度不足或压实度不均匀，使沥青混凝土空隙大于设计空隙率，或出现大量连通孔隙等情况，都会造成渗水性能下降。

4)结构层厚度对沥青混凝土表面层渗水特性有重要影响。

在空隙率一致的情况下，厚度越大，表面层越不易渗水。但是，厚度越大的混合料，越不容易压实。因此，需要综合考虑各种因素，选取适宜的混合料厚度。合理的结构层厚度可以提高压实效果，减少表面层的渗水，从而达到延长路面使用寿命的目的。

2 沥青混凝土路面抗滑性能的影响因素

1)粗集料对抗滑性能的影响。

裸露于路表的粗集料对于构造深度的形成以及提供车轮与路面之间的摩擦系数都有非常重要的作用，粗集料种类不同，路面的抗滑能力也不同。粗集料的磨光值越小，摩擦摆值越大，表面摩擦阻力越大。

2)级配对抗滑性能的影响。

矿料的级配粒径大的都有较大的构造深度和摩擦摆值，因此对沥青混凝土同一级配类型，适当提高矿料公称最大粒径是可以提高抗滑性能的。

3 渗水性能与抗滑性能的矛盾性

众所周知，一般情况下沥青路面的渗水性能与抗滑性能是对立的。研究渗水性能就必须研究渗水性能与抗滑性能的合理关系，才能找出既能满足渗水性能又能满足抗滑性能要求的科学的沥青混凝土配合比。

在使用相同产地、磨光值的粗集料的情况下，渗水性能与抗滑性能的矛盾性就转化成了沥青混凝土路面构造深度的大小。构造深度太大，抗滑性能好，但会造成沥青混凝土路面空隙率的增大，渗水系数就会增大，从而造成沥青混凝土抗渗性能的下降。构造深度太小，渗水性能好，但会降低沥青混凝土的抗滑性能。

4 解决沥青混凝土路面渗水问题的技术关键

在尽量使用磨光值小的原材料的同时，解决既能增大沥青混凝土路面的构造深度，又要减小空隙率，保障抗渗性能，也就是它们之间矛盾性解决的技术关键。根据我公司原材料、产品的性能特点，我们从适当提高沥青混凝土矿料公称最大粒径的同时，通过选用不同的细集料达到2.36 mm筛孔的通过率不同，从中优化出的配合比既能保证抗渗性能又能保证抗滑性能，以这种思路进行试验研究。

5 具体试验实施方案

表1 选用细集料筛分结果

表2 矿料级配合成结果

以普通AC-16C型沥青混凝土为例，我们适当提高了沥青混凝土矿料的公称最大粒径，不改变粗集料的用量，只改变细集料中0 mm～2.36 mm的用量，从而改变关键筛孔2.36 mm筛孔的通过率，选用不同筛分结果的细集料进行试验(见表1)。配合比为粗集料(10 mm～20 mm)28%，粗集料(5 mm～10 mm)29%，细集料(0 mm～5 mm)36%，矿粉7%。粗集料的比例和产地不改变，细集料的比例也不变，只改变细集料2.36 mm筛孔以下的量，即只改变细集料中0 mm～2 mm的量，进行合成矿料级配结果见表2，根据各合成级配进行沥青混凝土拌和成型试件，进行渗水性能、抗滑性能试验结果见表3。

表3 渗水系数与摩擦摆值构造深度试验结果

从各个表中得出的结论:

从表2中我们可以看出19 mm筛孔的通过率不是100%，满足了适当提高矿料的公称最大粒径的要求。用3号细集料合成的级配2.36 mm筛孔接近规范要求范围的中值。1号和2号合成级配中2.36 mm筛孔都大于规范要求范围的中值，4号和5号合成级配中2.36 mm筛孔都小于规范要求范围的中值。

从表3中我们可以得出1号配合比和2号配合比虽然近乎不渗水，但抗滑性能最差。3号配合比和4号配合比渗水试验都合格，抗滑性能也很好。5号配合比虽然抗滑性能最好，但渗水系数已经超出规范中的规定了。

从以上试验数据可以得出，在配合比设计时解决沥青混凝土路面渗水性能与抗滑性能的矛盾性的技术关键在于原材料中粗集料不变的情况下，选用2.36 mm筛孔的通过率在55%～65%之间的细集料。

6 结语

1)经过试验得出AC-16沥青混合料2.36 mm筛孔的通过率在规范中值偏上线，可以有效控制沥青混凝土的渗水性能。

并把这一经验应运到我公司后续所承建的工程中，通过严格的控制原材料细集料2.36 mm筛孔的通过率，使沥青混合料的渗水性能在同等施工条件下更易达到规范要求。

2)研究渗水性能就必须研究渗水性能与抗滑性能的合理关系，找出了既能满足渗水性能又能满足抗滑性能要求的科学的沥青混凝土配合比。

通过控制渗水性能和抗滑性能的平衡点，可以有效的延长道路使用寿命和行车安全。

［1］JTG F40-2004，公路沥青路面施工技术规范［S］.

［2］JTJ 052-2000，公路工程沥青及沥青混合料试验规程［S］.

［3］易军艳，冯德成.沥青混凝土路面表面层混合料渗水特性的试验分析［J］.公路，2009(10):67-68.