大粒径沥青混合料路用性能分析研究

摘要：行车荷载和自然环境气候直接作用在路面结构上，并且沥青混合料本身的材料力学性能也经受着气候和时间因素的综合影响。沥青混合料作为下面层时，主要是承受车轮荷载的反复作用和外界环境的影响，所以为确保其稳定性应重点考虑层底拉应力和拉应变以及抵抗高温变形的性能。所以本文着重研究了大粒径沥青混合料高温稳定性、水稳定性、和低温抗裂性能力学性能，综合比较密级配大粒径沥青碎石ATB-25、ATB-30，开级配大粒径沥青碎石ATPB-25、ATPB-30的综合性能，选取一种综合性能最优的大粒径沥青碎石下面层形式。

关键词： 大粒径沥青混凝土性能研究

Abstract: the traffic load and the natural environment climate directly on the pavement structure of asphalt mixture, and the mechanical properties of the material itself is experiencing comprehensive effects of climate and the time factor. Asphalt mixture as the lower layer, main effect is under wheel load repeatedly function and the outside environment, so as to ensure its stability should be considered in bottom layer tensile stress and tensile strain and the performance of resistance to deformation at high temperature. So this paper focuses on the large size asphalt mixture high temperature stability, water stability, low temperature crack resistance capacity and performance, a comprehensive comparison of dense-graded asphalt macadam ATB-25, ATB-30, the comprehensive performance of open-graded large stone asphalt ATPB-25, ATPB-30, big grain selects a comprehensive optimal performance of asphalt macadam the following layer.

Keywords: large-stone asphalt performance of concrete

中图分类号：U455.1文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

1大粒径沥青混合料高温稳定性研究

虽然本研究的大粒径沥青碎石作为下面层，但下面层的抗车辙能力影响着路面结构的整体高温稳定性，故需要对下面层沥青混合料进行车辙试验研究。

1.1车辙试验

本文对最大公称粒径为31.5mm和26.5mm的ATB-25、ATB-30，ATPB-25、ATPB-30这四种类型的大粒径沥青混合料的抗车辙能力研究。本实验采用试模是由两层50mm高的高碳钢试模形成的，采用轮碾机碾压成型的300mm×300mm×100mm的试件进行实验。每组实验平行3个试件。试模及试件如图4.1所示。

图 1试件及试模

1.2车辙试验结果分析

四种级配的车辙试验结果见表1。

表1车辙试验结果

图4. 2大粒径沥青混合料车辙试验结果图

根据大粒径沥青混合料的特点，对本次车辙试验结果进行分析，其影响因素如下：

（1）级配对车辙试验结果的影响

①从表4.1可以看出，大粒径沥青碎石抗车辙能力远大于普通沥青混合料抗车辙能力，大粒径沥青碎石的集料级配对车辙起决定性作用，粗集料已经形成了嵌挤结构，在较高的内摩阻力作用下，沥青混合料具有较高的抗变形能力。

②试验结果表明， 密级配ATB比开级配ATPB的抗车辙能力大。这主要是因为ATB的细集料较ATPB多，粗集料含量相差不大，大粒径沥青碎石的动稳定度随细集料增多，空隙率减小而呈增长趋势。

（2）公称最大粒径对车辙试验结果的影响

由表4.1结果分析表明，ATB-30的抗车辙能力较ATB-25大25%左右，ATPB-30的抗车辙能力较ATPB-25大34.8%左右。公称最大粒径越大，抗车辙能力越大。

2大粒径沥青混合料水稳定性研究

本文中采用浸水大马歇尔试验方法分别对所选取的ATB-25、ATB-30、ATPB-25和ATPB-30级配的水稳性能进行评价。

2.1大粒径沥青混合料浸水马歇尔试验方法

本文大粒径沥青混合料浸水马歇尔试验采用试件类型为击实成型的大马歇尔试件，与标准马歇尔浸水试验不同：一是上下压头曲率半径由标准浸水马歇尔试验的50.8mm改为152.4mm；二是在规定温度下的恒温水域中保温时间由30min～40min变为45min～60min。

2.2大粒径沥青混合料马歇尔试验的结果与分析

浸水马歇尔试验结果四种级配在最佳含油量下的浸水马歇尔试验结果见表2。

表2大粒径沥青混合料浸水马歇尔试验结果

①从浸水大型马歇尔试验结果来看，残留稳定度均大于80%，而普通沥青混合料的残留稳定度《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）要求不小于75%，试验结果说明大粒径沥青碎石比普通沥青混合料的水稳定性好。

②对于不同的级配类型来说，其残留稳定度排序为ATB-25＞ATB-30＞ATPB-25＞ATPB-30。主要原因是ATPB型级配细料不足，沥青胶浆的粘结力不足，残留稳定度较小。

③对于不同的公称最大粒径的级配来说，其残留稳定度排序为ATB-25＞ATB-30和ATPB-25＞ATPB-30。随着粗集料的增多，空隙率增大，残留稳定度减小。

3大粒径沥青混合料的低温稳定性研究

图2 不同级配、试验温度与劈裂抗拉强度关系

结果分析：

（1） 由图 2 可以清楚的看出，随着温度的升高劈裂抗拉强度呈下降趋势。且在较低温时（如-20℃ ~ -5℃间），曲线随温度降低，下降趋势倾于平缓；而在温度稍高时（如 5℃ ~ 15℃间），曲线随温度降低，下降趋势倾于陡直。这说明大粒径沥青混合料在温度较低时受温度变化影响较小，温度敏感性较差，在高温时受温度变化影响较大，温度敏感性较强。

（2）图2 表明，四种级配混合料的劈裂抗拉强度随温度变化相差不大，但是ATPB-25和ATPB-30沥青碎石混合料劈裂抗拉强度曲线均在ATB-25和ATB-30级配下方，说明在相同温度条件下ATPB-25和ATPB-30级配混合料的劈裂抗拉强度弱即低温抗裂性差。

4小结

1．大粒径沥青碎石高温稳定性

大粒径沥青碎石的动稳定度一般为1300以上，均能满足规范高温稳定性要求。

试验结果表明：相对于普通沥青混合料，大粒径沥青碎石抗车辙能力较优，分析原因认为，集料级配对车辙起决定性作用，形成良好的骨架结构是沥青混合料具有良好的高温稳定性的关键。

2．大粒径沥青碎石水稳定性

本章采用浸水大马歇尔试验来评价分析大粒径沥青碎石水稳定性。大粒径沥青碎石浸水大马歇尔试验残留稳定度MS0均大于80%，规范规定大于75％，说明大粒径沥青碎石水稳定性良好。残留稳定度的排序为ATB-25＞ATB-30＞ATPB-25﹥ATPB-30，试验结果表明：随着粒径的增大、空隙率的增大，大粒径沥青混合料的残留稳定度随之变小。

3. 大粒径沥青碎石的低温稳定性

①四种级配的大粒径沥青碎石的劈裂抗拉强度大小排序为：ATB-30＞ATB-25＞ATPB-30＞ATPB-25；

②每种级配的沥青碎石的劈裂强度随温度变化而变化的规律是相同的，即低温时受温度变化影响较小；高温时受温度变化影响较大。

通过以上试验分析认为：在四种级配中，综合性能较优的级配为ATB-25和ATB-30。

参考文献

[1] 张亮. 大粒径沥青混合料抗裂性能试验研究[D].长沙：长沙理工大学，2006.3.

[2] 曾宇彤等.美国永久性路面结构[J].中外公路.2003,12(6):32-36.

[3] 芮维勇. 大粒径沥青混合料性能研究[D].长沙：长沙理工大学,2008.4.

[4] 付其林. 开级配大粒径沥青碎石组成设计及路用性能研究[D].西安：长安大学,2008.5.

[5] 严家伋.道路建筑材料[M].北京：人民交通出版社2001.2.

[6] 邓学钧.路基路面工程[M].北京：人民交通出版社2006.11