沥青混合料级配对路面均匀性的影响研究

张广照 胡文学

沥青路面早期损坏的一个重要原因是路面结构的不均匀性，而造成路面结构不均匀的主要原因是沥青混合料的离析。减少和消除离析，对提高路面工程质量，改善路面结构均匀性和耐久性，延长路面使用寿命有着重要的理论意义和工程价值。文章依托崇左至水口高速公路工程项目，从混合料设计级配通过率变化的角度出发，研究级配不同通过率对路面结构离析的影响，以保证沥青路面的整体均匀性。

沥青路面;级配设计;均匀性;离析

U416.217A070195

0 引言

近年来，我国高速公路建设突飞猛进，通车总里程快速增加，高速公路沥青路面质量也在不断提高。但部分高速公路沥青路面在短期内就出现了车辙、推移、拥包、脱落、松散、透水、唧浆等现象，导致沥青路面早期损坏。沥青路面的早期损坏往往是从路面的薄弱环节开始，而这些薄弱环节与沥青路面的不均匀性存在直接联系。提高沥青路面的均匀性对提高路面的使用质量，减少早期损坏具有重要的意义。如何在施工过程中提高沥青路面质量的均匀性，以预防或减少早损破坏的发生，已成为项目参建各方共同关注的难题。

沥青混合料级配离析使得路面密度、空隙率分布不均匀，从而导致局部路面与整体结构产生较大差异，道路的路用性能将会大大降低，沥青路面的使用寿命急剧缩短。离析一方面是由于施工和管理方法不合理造成的;另一方面则是由于集料级配设计的不合理造成的。前者可以通过在施工过程中采取一定的措施给予解决，但如果级配设计不合理，则很难从施工方面采取合理的改善方法。因此研究级配设计阶段不同通过率对混合料的离析影响，实现对沥青混合料设计级配的离析趋势评估，可以从源头上减轻沥青混合料离析的发生概率。

1 试验方案

以AC-25类沥青混合料两种级配在相同马氏孔隙率、油石比及施工管理条件下的试验段施工为例，结合无核密度仪压实度检测及构造深度数据分析，研究不同级配对沥青混合料离析的影响。

1.1 试验原材料

试验所用原材料集料及沥青检测结果分别见表1～2。

1.2 级配设计

本研究依托实体工程项目设计了2种级配。设计思路为：设计空隙率及油石比相同，研究不同级配对路面离析的影响。其中，1#级配具有一定间反S型，其具有粗料偏粗、细料偏细的特征;2#级配为S型含中间粒径集料较多的级配。級配对比见表3和图1，马歇尔指标及相关性能试验对比见表4。

2 试验段摊铺碾压工艺

本次试验段采用1台福格勒2100-3L型摊铺机全幅作业，摊铺采用挂钢丝控制高程和平整度，采用3台双钢轮压路机以及2台胶轮压路机进行碾压。试验段碾压工艺见表5。现场摊铺速度约1.5～2.0 m/min，试验段铺筑厚度为8 cm，松铺系数预设为1.25。

3 试验段检测结果

对铺筑的试验路进行钻芯取样，然后根据最大理论相对密度计算芯样的空隙率，并采用无核密度仪检测密度，铺砂法检测构造深度，对沥青路面的均匀性进行评价。钻芯取样压实度检测结果见表6，以无核密度仪检测结果反算路面空隙率及构造深度，检测结果见下页表7～9。

由表6～9可知：

（1）试验段路面表面均匀性依次是：级配2>级配1。

（2）芯样检测结果显示：级配1路面取芯芯样孔隙率波动过大，部分芯样已不满足施工控制要求;级配2路面取芯芯样空隙率位于3%～7%的合理区间。

（3）由无核密度仪检测结果可知：级配1有81.2%的空隙率位于3%～7%之间;级配2有100%的空隙率位于3%～7%之间。因此，级配2铺筑路面的均匀性要优于级配1。

（4）由构造深度检测结果可知：级配1构造深度介于0.48～1.23之间;级配2构造深度介于0.67～0.85之间。因此，级配2铺筑路面的均匀性要优于级配1。

4 结语

综合以上试验结果和分析，混合料离析同集料配合比设计密切相关。在混合料中最大粒径及其附近粒径的集料含量是影响混合料离析的主要原因，若最大粒径及其附近粒径的集料含量偏多会造成大粒径料增多，中间粒径料减少，级配不均匀，这种级配铺筑出来的沥青路面离析严重。解决离析的方法是尽量减少最大粒径的集料和细料的含量，增加中间粒径的集料含量，使设计级配曲线在规范级配范围内呈S型。该级配特点可减少混合料设计阶段潜在的离析特性，并为级配设计提供参考依据。

[1]JTG E42-2005，公路工程集料试验规程[S].

[2]JTG E20-2011，公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S].

[3]JTG F40-2004，公路沥青路面施工技术规范[S].