沥青路面集料级配稳定性的探讨

张 宏 亮

(山西省交通建设工程监理有限责任公司，山西 太原 030012)

1 集料的分类

沥青混合料对集料按照规范要求2.36 mm筛孔为分界线，区分粗集料和细集料两部分。粗集料在规范中分为不同种类的级配类型。它们之间的搭配常规的分为20 mm～30 mm碎石、10 mm～20 mm碎石、5 mm～10 mm碎石、3 mm～5 mm碎石。集料规格的细集料分为0 mm～3 mm石屑和0 mm～5 mm石屑两种类型[1]。

2 粗集料级配稳定性分析

2.1 粗集料级配离析的原因

粗集料级配离析的原因一般为重力离析和断档离析两种情况。重力离析是粗集料之间不同粒径的重力不同，由于集料存放在料场的高度不一致，大粒径的材料从料堆顶部滑落到料堆底部，因此形成料堆底部的颗粒较大，料堆顶部的颗粒偏小。

2.2 集料的离析与材料粒径之间的关系

为了研究粗集料与材料粒径之间的差异，将20 mm～30 mm碎石、10 mm～20 mm碎石、5 mm～10 mm碎石、3 mm～5 mm碎石四种材料进行筛分试验[2]，确认材料的变异性。正常筛分记录表见表1。

表1 原材料筛分记录表

对于以上级配进行分析：20 mm～30 mm碎石的主要粒径为19.0 mm筛孔，它与下一级的筛孔通过率的差值为该规格材料的波动状态。所以20 mm～30 mm碎石的波动差值为50.0%，10 mm～20 mm碎石的主要粒径为13.2 mm筛孔，10 mm～20 mm碎石的波动差为46.0%，5 mm～10 mm碎石的主要粒径为9.5 mm筛孔，5 mm～10 mm碎石的波动差值为81.0%，3 mm～5 mm碎石的主要粒径为4.75 mm筛孔，3 mm～5 mm碎石的波动差值为83.0%。各规格的材料波动数据越大说明该筛孔的集中度越大，离散程度越小。从碎石的规格与其关键筛孔的波动差值的趋势来看，碎石的规格越大，其关键筛孔的波动差值越小，说明材料的集中度较差。但是表1中显示20 mm～30 mm碎石为50.0%，10 mm～20 mm碎石的波动差值为46.0%，数据显示10 mm～20 mm碎石的波动差值较大，说明该规格材料不稳定，这样就要进一步分析材料的稳定性。20 mm～30 mm碎石的关键筛孔与两侧筛孔的通过量进行比较数值为44.4%和50.0%。关键筛孔与两侧筛孔的通过量波动平均值差值在47.2%，20 mm～30 mm碎石的关键筛孔 与两侧筛孔的通过量进行比较，数值为35.8%和46.0%。关键筛孔与两侧筛孔的通过量波动平均值40.4%。关键筛孔与两侧筛孔的通过量波动平均值越大说明材料集中度越小，因此从此处分析10 mm～20 mm碎石的稳定性要优于20 mm～30 mm碎石。

因此总结如下：分析粗集料级配的稳定性首先从其关键粒径与下一级筛孔通过率差值越大，说明材料的稳定性越好。其次对不符合此趋势的碎石规格进一步分析：采用关键筛孔与两侧筛孔的通过量波动的平均值大小来确定集料的稳定性。采用以上两种方式对集料的稳定性进行评定。

2.3 粗集料的稳定性与取样的位置的关系

分别为在料堆底部和正常取样，模拟材料离析的极限情况。然后计算出每种材料的关键筛孔的波动情况进行分析。数据见表2。

表2 原材料在料堆底部取样筛分记录表

现将粗集料的关键筛孔进行分析：15 mm～30 mm碎石关键筛孔，正常筛分通过率为55.6%降低到24.2%，相对标准级配波动56.5%；10 mm～15 mm关键筛孔通过率从58.1%降低到43.2%，相对标准级配波动25.6%；5 mm～10 mm关键筛孔通过率从89.1%降低到72.4%，相对标准级配波动18.8%，3 mm～5 mm关键筛孔通过率从87.2%降低到82.4%，相对标准级配波动5.5%；从筛分结果看，材料的规格越大，它随着材料的规格变小而变小。同理对料堆的顶部取样也会得到类似的结论。

3 细集料稳定性分析

细集料在沥青混合料设计中一般采用0 mm～3 mm的石屑。在进行细集料筛分实验的过程中，常规的认为细集料离析很轻微。为此，在料场细集料进行试验验证。进行不同部位取样筛分数据见表3。

表3 细集料筛分数据表

从表3中看出，从不同部位取料各个筛孔的通过量变化不大，以上数据中最大差值为0.075 mm筛孔的通过率，料堆顶部取样与正常取样的差值最大为7.1%。从现场观察情况看，料堆顶部粉尘聚集在集料的上部，经过长期的雨淋、风吹粉尘在细集料表面形成一层硬壳。所以料堆顶部的0.075 mm筛孔的通过率检测的数据偏大，随之带来沥青混合料的的空隙率变化较大，空隙率是沥青混合料的关键指标。因此加强0.075 mm筛孔的通过率的稳定性是加强混合料质量的关键。

4 加强集料稳定性的措施

为保证集料的稳定性，对集料采取一些技术措施：

1)料场堆放的材料不宜过高，高度不宜超过12 m，不得采用挖掘机进行上料堆放和码放，而是采用推土机层层推平以后再进行堆放。

2)料堆的高度不宜超过4 m，此高度正好是装载机上料的最佳高度，有利于集料级配的稳定性。

3)进场的原材料经过检测以后，放置在料场的前端，此级配不经过料场推土机推平的离析，级配相对稳定。

5 结语

通过对粗细集料级配的离析分析，得出以下结论：粗集料的离析与集料的规格成正比关系，集料规格越大，材料离析越大。细集料顶部与底部的筛分数据偏差不大，但是严重影响沥青混合料的质量。为此采取有效措施：降低料堆高度不超过4 m；采用推土机层层推平进行堆料处理；检测的原材料防止在料场前端及时使用保证沥青混合料的级配的稳定性。