淺談細(xì)集料及棱角性對(duì)Superpave瀝青混合料

1、.淺談細(xì)集料的棱角性對(duì)Superpave瀝青混合料體積性指標(biāo)及施工成本的影響吳江市明港道橋工程有限公司 岳光斌關(guān)鍵詞 細(xì)集料 棱角性 體積指標(biāo) 成本摘要 在相同瀝青用量條件下，用輝綠巖做細(xì)集料的瀝青混合料的孔隙率比用石灰?guī)r做細(xì)集料的瀝青混合料的孔隙率大的多。所以，在考慮相同的混合料質(zhì)量的條件下，用輝綠巖石屑比用石灰?guī)r石屑做瀝青混合料增加了施工成本，本文就這兩種細(xì)集料對(duì)混合料的影響展開(kāi)一些簡(jiǎn)單的論述。一 概述 S230省道吳江北段養(yǎng)護(hù)改善路面工程瀝青下面層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為8cm的Superpave-20,在混合料目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)階段采用了兩種設(shè)計(jì)方案：1 粗集料采用石灰?guī)r，細(xì)集料采用輝綠巖；2 粗集料采

2、用石灰?guī)r，細(xì)集料亦采用石灰?guī)r。在以往的施工過(guò)程中，大多數(shù)采用第二種設(shè)計(jì)方案。但是從施工過(guò)程中對(duì)混合料的檢測(cè)結(jié)果看來(lái)：0.075的通過(guò)量偏大，旋轉(zhuǎn)壓實(shí)的孔隙率偏小，最終導(dǎo)致路面壓實(shí)度超密。這樣勢(shì)必會(huì)應(yīng)影響路面的使用性能及壽命。故我們?cè)谶x擇細(xì)集料時(shí)，考慮輝綠巖壓碎值小，輝綠巖細(xì)集料0.075的通過(guò)量偏小，如此必然會(huì)使混合料的0.075mm的通過(guò)量減小，混合料的體積性指標(biāo)比較容易滿足規(guī)范要求。但是我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，用輝綠巖做為細(xì)集料與用石灰?guī)r做為細(xì)集料在混合料配合比設(shè)計(jì)過(guò)程中有比較大的差別：1相同的瀝青用量，用輝綠巖的混合料的孔隙率比用石灰?guī)r的混合料的孔隙率要大的多；2在相同的孔隙率的條件下，用

3、輝綠巖為細(xì)集料的混合料比石灰?guī)r的混合料的瀝青用量要大的多。二 混合料配合比設(shè)計(jì)（一）原材料試驗(yàn)結(jié)果匯總（粗集料從大到小分別命名為1#料、2#料、3#料、細(xì)集料為4#料）表2-1 粗集料性質(zhì)試驗(yàn)結(jié)果匯總表試驗(yàn)項(xiàng)目試驗(yàn)結(jié)果Superpave規(guī)范要求粗集料棱角性（%）100100%細(xì)長(zhǎng)扁平顆粒（%）7.4<10%洛杉磯磨耗值（%）21.5<3545%堅(jiān)固性（%）5<3545%表2-2.1 細(xì)集料性質(zhì)試驗(yàn)結(jié)果匯總表（石灰?guī)r）試驗(yàn)項(xiàng)目試驗(yàn)結(jié)果Superpave規(guī)范要求細(xì)集料棱角性（%）47.5>45%砂當(dāng)量（%）65>50%表2-2.2細(xì)集料性質(zhì)試驗(yàn)結(jié)果匯總表（輝綠巖）試驗(yàn)

4、項(xiàng)目試驗(yàn)結(jié)果Superpave規(guī)范要求細(xì)集料棱角性（%）52.5>45%砂當(dāng)量（%）76>50%表2-2.2密度實(shí)驗(yàn)結(jié)果匯總表礦料表觀相對(duì)密度毛體積相對(duì)密度吸水率（%）1#料2.7052.6790.362#料2.7352.7030.433#料2.7332.6900.584#料（石灰?guī)r）2.6732.6021.024#料（輝綠巖）2.7202.6421.09礦粉2.7822.782/瀝青1.035（二）各種原材料的級(jí)配在這里我們不做贅述，現(xiàn)將最終采用調(diào)試出來(lái)的兩種混合料級(jí)配做簡(jiǎn)單表述（細(xì)集料為石灰?guī)r的級(jí)配命名為級(jí)配1、為輝綠巖的命名為級(jí)配2）：表2-3級(jí)配合成匯總表篩孔尺寸26.51

5、9.013.29.54.752.361.180.60.30.150.075級(jí)配110093.975.560.536.525.519.112.28.57.04.4級(jí)配210092.174.659.536.525.916.59.37.06.25.1級(jí)配合成圖如下：根據(jù)superpave的設(shè)計(jì)方法，計(jì)算出兩種級(jí)配的初始瀝青用量，然后用初始瀝青用量成型試件，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算混合料相對(duì)應(yīng)的體積性指標(biāo)。估算瀝青用量匯總表如下：表2-4瀝青用量估算匯總表試驗(yàn)級(jí)配GsaGsbGseVbaVbeWsPbi級(jí)配12.7122.6722.7040.0100.0902.3114.29級(jí)配22.7222.6812.71

6、40.0110.0902.3194.28為此我們采用4.3%的瀝青用量成型試件，其試驗(yàn)結(jié)果出乎我們意料：級(jí)配2的孔隙率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于級(jí)配1的孔隙率（superpave設(shè)計(jì)孔隙率通常取4%）。試驗(yàn)結(jié)果匯總?cè)缦卤?-4體積性指標(biāo)實(shí)驗(yàn)結(jié)果匯總表級(jí)配設(shè)計(jì)壓實(shí)次數(shù)時(shí)礦粉/有效瀝青比例初始?jí)簩?shí)度壓實(shí)度（%）孔隙率（%）VMA（%）VFA（%）級(jí)配196.103.9013.2570.51.1685.51級(jí)配295.005.0014.1564.71.3283.21孔隙率=100-壓實(shí)度從上表我們可以看出級(jí)配1的孔隙率是比較接近我們?cè)O(shè)計(jì)的孔隙率，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于級(jí)配2的孔隙率，說(shuō)明在級(jí)配基本相同的情況下。采用相同的瀝青用量，

7、石灰?guī)r石屑的混合料的孔隙率更容易滿足設(shè)計(jì)要求。三 試驗(yàn)分析是什么原因而導(dǎo)致了這種現(xiàn)象的產(chǎn)生呢？從常理來(lái)分析，不外乎有兩種情況才會(huì)導(dǎo)致這種現(xiàn)象的發(fā)生：1 混合料的級(jí)配：2 不同性質(zhì)的細(xì)集料。（一）級(jí)配分析從我們長(zhǎng)期的施工經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，級(jí)配的差異不會(huì)導(dǎo)致這樣大的差別。我們知道，規(guī)范要求與標(biāo)準(zhǔn)級(jí)配的誤差：0.075mm的±2、2.36的±5、>4.75的±6,假如我們將級(jí)配1做為我們的標(biāo)準(zhǔn)級(jí)配，級(jí)配2為我們的生產(chǎn)級(jí)配，二者的誤差都在規(guī)范范圍內(nèi)，那么二者的孔隙率差值應(yīng)該在±1%以內(nèi)，是不會(huì)超過(guò)2%的。（二）棱角性分析1 對(duì)棱角性的孔隙率試驗(yàn)方法分析我們從表2-

8、2.1和表2-2.2看，輝綠巖的棱角性比石灰?guī)r的棱角性要好，即輝綠巖振實(shí)后殘余的孔隙率比石灰?guī)r的大。故在施工中或者是在室內(nèi)試驗(yàn)中，有輝綠巖做為細(xì)集料的混合料經(jīng)壓實(shí)后殘余的孔隙率比石灰?guī)r的較大。2 從壓實(shí)原理分析 瀝青混合料的壓實(shí)是通過(guò)壓實(shí)機(jī)具對(duì)混合料做功，使其內(nèi)部顆粒重新排列而達(dá)到密實(shí)。在壓實(shí)過(guò)程中，主要是克服礦料顆粒間的內(nèi)摩阻力而使顆粒間的位移增加而達(dá)到密實(shí)狀態(tài)。我們可以通過(guò)下列公式來(lái)說(shuō)明輝綠巖與石灰?guī)r的差別。 =C+tan-剪應(yīng)力C-內(nèi)聚力-內(nèi)摩擦角我們從公式來(lái)看，越大則勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致越大，那么瀝青混合料壓實(shí)就越困難，從前面我們對(duì)棱角性的分析知道輝綠巖的內(nèi)摩擦角必然石灰?guī)r的要大，故其剪應(yīng)力也必

9、然增大，所以對(duì)輝綠巖的混合料壓實(shí)就很困難，固然就會(huì)出現(xiàn)(二)中的情況。綜上所述：我們可以得出這樣的結(jié)論：在相同的瀝青用量條件下，在相同的壓實(shí)條件下，用輝綠巖做細(xì)集料的瀝青混合料比石灰?guī)r做細(xì)集料的瀝青混合料更不容易壓實(shí)，混合料殘余的孔隙率更大。四 相同體積指標(biāo)瀝青用量的比較根據(jù)表2-4中數(shù)據(jù)的分析，我們們可以得出混合料在4%孔隙率的條件下的瀝青用量，調(diào)整如下：1輝綠巖將孔隙率變成4%需要瀝青用量引起的變化Pb=0.4*Vv=0.4*(5.0-4.0)=0.4所以用輝綠巖做細(xì)集料的混合料，要使混合料的孔隙率達(dá)到4%，其所用瀝青用量必須要增加到4.7%。2 石灰?guī)r將孔隙率變成4%需要瀝青用量引起的變化Pb=0.4*Vv=0.4*(3.9-4.0)=-0.04所以用石灰?guī)r做細(xì)集料的混合料，要使混合料的孔隙率達(dá)到4%，其所用瀝青用量可以減小到4.26%。所以要達(dá)到相同的設(shè)計(jì)孔隙率，輝綠巖做為細(xì)集料的混合料的瀝青用量比石灰?guī)r做為細(xì)集料的混合料的要高出0.44%