楊保平

（山西省交通科學(xué)研究院，山西 太原 030006）

大粒徑瀝青混合料（Large-Stone Asphalt Mixes）一般是指礦料的最大粒徑在25～63 mm之間的熱拌熱鋪瀝青混合料[1]。國內(nèi)外的研究表明：與傳統(tǒng)瀝青路面使用的混合料相比，大粒徑瀝青混合料形成了較多的石—石接觸結(jié)構(gòu)，具有更大的摩擦力和嵌擠力，具有良好的抗永久變形性能和耐久性[2]。本文分別以大馬歇爾方法和旋轉(zhuǎn)壓實法對大粒徑瀝青混合料作室內(nèi)試驗，比較其路用性能。

1 混合料設(shè)計

試驗采用粗、中、細(xì)3個級配的大粒徑瀝青混合料，見表1。

表1 試驗用瀝青碎石級配 %

1.1 大馬歇爾方法設(shè)計

采用大馬歇爾試驗方法，雙面擊實各112次（相當(dāng)于馬歇爾標(biāo)準(zhǔn)擊實75次），分別按3.0%、3.5%、4.0%、4.5%的油石比成型試件，試驗結(jié)果見表2。

表2 不同級配大馬歇爾試驗結(jié)果 %

從大馬歇爾試驗結(jié)果來看，當(dāng)采用5.5%的設(shè)計空隙率時，3種級配對應(yīng)的油石比分別為3.6%、3.7%、4.0%，不同油石比下的飽和度在45%～70%之間，隨用油量的增大而逐漸增大，礦料間隙率VMA均大于13%。

1.2 旋轉(zhuǎn)壓實體積設(shè)計法（SGC）

用旋轉(zhuǎn)壓實機（SGC）按3.0%、3.5%、4.0%、4.5%油石比成型，按重交通量標(biāo)準(zhǔn)，選取設(shè)計壓實次數(shù)采用100次，試驗結(jié)果見表3。

從旋轉(zhuǎn)壓實試驗結(jié)果來看，當(dāng)采用5.5%空隙率時，3種級配所對應(yīng)的油石比分別為3.3%、3.6%、4.0%。

從試驗結(jié)果來看：

a)當(dāng)采用大馬歇爾試驗按5.5%空隙率確定最佳油石比，則對應(yīng)3種級配的旋轉(zhuǎn)壓實試件空隙率分別為：5.5%、5.0%、4.5%，顯然在相同的空隙率下，旋轉(zhuǎn)壓實方法設(shè)計的瀝青用量普遍比大馬歇爾方法的設(shè)計瀝青用量要小一些。

表3 試驗各級配旋轉(zhuǎn)壓實試驗結(jié)果 %

b)混合料級配越細(xì)，相同油石比下旋轉(zhuǎn)壓實試件所得空隙率愈??；級配越粗，這種空隙率的差異越小。這表明當(dāng)混合料的骨架性能愈好，成型方法對體積指標(biāo)的影響愈小，當(dāng)采用較粗的級配時，大馬歇爾成型方法可以近似代替旋轉(zhuǎn)壓實成型方法。

2 力學(xué)性能試驗

分別采用抗壓強度、抗壓回彈模量和劈裂強度對3種級配的力學(xué)性能進(jìn)行試驗。抗壓強度與回彈模量試驗采用現(xiàn)行瀝青混合料規(guī)范的單軸壓縮試驗方法。

現(xiàn)行規(guī)范單軸壓縮試驗采用靜壓法成型，試件尺寸采用φ100×100 mm?？紤]到LSAM粒徑較大，級配較粗，對試驗結(jié)果的變異性影響較大。因此本次試驗采用旋轉(zhuǎn)壓實成型，空隙率采用設(shè)計空隙率，同時試件尺寸采用φ150×100 mm扁平試件。

表4 無側(cè)限抗壓強度試驗結(jié)果（30℃）

表5 抗壓回彈模量試驗結(jié)果

力學(xué)試驗結(jié)果表明：

a)SGC設(shè)計的級配1、2、3中抗壓強度略小，抗壓回彈模量則略大。

b)根據(jù)抗壓強度、抗壓回彈模量試驗可以看出，級配2、3的力學(xué)性能比級配1好。

3 高溫性能試驗

分別采用車轍試驗對各級配的高溫性能進(jìn)行評價，瀝青混合料車轍試驗采用尺寸為300 mm×300 mm×100 mm試件，在規(guī)定的60℃溫度進(jìn)行，輪壓為0.7 MPa。車轍試驗的試驗結(jié)果分別見表6。從表6可以看到，級配1、2、3的高溫性能都比較好；而兩種設(shè)計方法設(shè)計的混合料的高溫性能相差不大。

表6 不同級配車轍試驗結(jié)果

4 水穩(wěn)定性試驗

參照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTG E20—2011），分別用旋轉(zhuǎn)壓實儀和大馬歇爾擊實成型φ150 mm×（95±5）mm試件，控制空隙率7%±1%。將成型好的試件鉆芯并切割為φ100 mm×（63.5±2.5）mm尺寸試樣，一組在60℃水溫中恒溫半小時，用馬歇爾穩(wěn)定度儀測定其穩(wěn)定度S1；另一組在60℃水溫中恒溫48 h，測其飽水穩(wěn)定度 S2，計算殘留穩(wěn)定度 S0=（S2/S1）×100%，試驗結(jié)果見表7。

從表7可以看出，按照浸水馬歇爾試驗評價數(shù)據(jù)，各級配均能滿足要求。

表7 瀝青碎石浸水馬歇爾試驗結(jié)果

5 小結(jié)

根據(jù)上述旋轉(zhuǎn)壓實試驗（SGC）、大馬歇爾試驗和路用性能試驗，可以得出如下結(jié)論：

a)旋轉(zhuǎn)壓實試驗設(shè)計的大粒徑瀝青混合料瀝青含量相對偏低，這與100次的壓實功偏大有關(guān)。

b)旋轉(zhuǎn)壓實成型試樣的回彈模量高于大馬歇爾擊實，這表明旋轉(zhuǎn)壓實成型效果好于大馬歇爾擊實。

c)旋轉(zhuǎn)壓實成型試樣的車轍試驗、水穩(wěn)定性試驗結(jié)果同大馬歇爾方法接近，成型方法對于高溫性能和水穩(wěn)定性能影響不大；雖然旋轉(zhuǎn)壓實法設(shè)計的大粒徑瀝青混合料瀝青含量較低，但并未對高溫性能產(chǎn)生大的影響，這表明最佳瀝青用量是一個范圍而不是一個點。

綜上所述，大馬歇爾設(shè)計成型效果略遜于旋轉(zhuǎn)壓實法，但對于路用性能的影響可以忽略不計。