骨架密实型沥青混合料配合比优化设计分析

李金梅

摘要：骨架密实型沥青混合料在高速公路中应用极广，主要是由于其本身具有高密度、小空隙、强渗水和高温性能好等优点。本文以集料嵌锁理论为基础，在充分借鉴了Superpave限制区和控制点的有点击马歇尔方法在我国的运用实践经验，结合集料表面构造及堆积特性，提出了一种新的骨架密实型沥青混合料配合比的优化设计方法。

关键词：沥青混合料；骨架密实；配合比；设计方法

本试验中所采集的原材料均来自京山玄武岩和泰州石油化工总厂SH270#重交道路沥青。经过室内的试验测试，得出最佳的沥青混合料配合比设计。

1.沥青混合料矿料级配设计

以Superpave的控制点和限制区作为参照标准来对级配曲线做调整，结合工程实践中总结的经验和有关理论分析，可确定SDA C213型矿料的级配，并使其与AC213I型混合料做出比对，矿料的级配组成如表1所示。

在沥青混凝土中，细集料的捣实密度可根据处于空隙位置的经常被挤压的细集料的嵌锁特性而知。试验发现，当粗集料的空隙被填充后会导致其空隙率出现改变，其变动数值与填充物的空隙率相同。当发现填充物空隙率比粗集料堆积空隙率高时，则表明填充物已将粗集料骨架挤裂，并未形成齿合嵌锁结构；而当填充物空隙率地域粗集料捣实空隙率时，则表明未能填满空隙，结构密实度不足。也就是说，骨架密实结构型级配中填充物的变化在松散空隙率和捣实空隙率两者之间为合理。根据试验中的级配设计，其属于骨架密实型结构，SDAC-13粗、细集料体积指标如表2所示。

2.确定油石比

混合料的最佳油石比确定用马歇尔方法。试验中我们分别击实4.0%，4.5%，5.0%，5.5%，6.0%马歇尔试件，通过运算分别得出试件的毛体积密度、空隙率、饱和度、稳定度及流值后，再以有关规范为标准，计算并确定级配的最佳比值（如表3所示）。表4为所参照的沥青混合料性能指标。

3.性能测试及分析

本文以AA SH TO 283冻融劈裂残留强度的比值为依据，对沥青混合料的水稳定性进行评价。因路面实际孔隙率为6%±1%，根据马歇尔击实仪成型试件，进行分组试验（包括非条件试验和条件试验两种）。其中，非条件试验需将用塑料袋密封的试件放入25℃的水中≥2h，另一组则需把试件真空饱水15min后置于-80℃的条件中冷冻16h，然后在60℃的温度下放置24h，在再置入25℃水中2h后方可进入试验阶段。在不浸水的情况下，通过车辙试验来对沥青路面的高温稳定性进行科学的评价，结果显示，当试验温度在60℃时，轮压达到0.7MPa。

该试验结果表明，SDA C213有极好的稳定性和抗高温变形性，根据试验冻融劈裂残留强度与AC213I的比值对比，可得出其抗水损坏性优良。也就是说，该种方法进行设计配比出的混凝土力学强度较高、稳定性较好、抗水损坏性优良，且粗糙的表面能更好的发挥抗滑性能。足见，AC213I是以最佳级配原理设计的一种连续性密级配，与富勒曲线相吻合，且高于Sup2125级配控制区。这些都证明它具有较好的抗渗水性、抗水损耗性和低孔隙率等优点，但同样也有因密实度过高，导致高温高交通负载情况下容易发生车辙变形、耐磨性和抗滑性较弱的缺点。

结论：综上，本文以Superpave的限制区和控制點为基础来设计矿料级配，并根据不同集料堆积性特点来分别对其骨架嵌锁特性做出客观的评价和准确的选择，所得的矿料级配属于骨架密实型结构。根据测试结果可知，SDA C213型沥青混合料的冻融劈裂残留强度比为89%，动稳定度为2406次mm，证明其抗水损坏能力和抗高温车辙性能均为良好，加之表面是粗糙纹理，符合高速公路的抗滑要求。endprint