方國強 陳寧 王袁鵬

摘要 文章依托廣西平武路路面實體工程，針對AC-25C道路石油瀝青混合料在配合比設(shè)計階段出現(xiàn)凍融劈裂TSR指標(biāo)不合格這一問題，從原材料、級配設(shè)計、抗剝落劑選擇等方面對影響凍融劈裂TSR指標(biāo)的各個因素進(jìn)行分析，并提出相關(guān)技術(shù)建議，避免出現(xiàn)設(shè)計的AC-25C道路石油瀝青混合料水穩(wěn)定性不足，造成運營期路面出現(xiàn)早期水損害。

關(guān)鍵詞 AC-25C；瀝青混合料；凍融劈裂；因素分析

中圖分類號 U414文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 2096-8949（2024）05-0078-03

0 引言

近些年改性瀝青事件層出不窮，盡管采取了多種技術(shù)和管理手段加強對基質(zhì)瀝青和成品改性瀝青質(zhì)量的控制，但是實體工程70號道路石油瀝青和改性瀝青在使用過程中也經(jīng)常出現(xiàn)部分關(guān)鍵指標(biāo)不合格的問題。這些外部因素也對常規(guī)的瀝青混合料配合比設(shè)計提出了新的挑戰(zhàn)和要求。

1 凍融劈裂TSR指標(biāo)不合格因素分析

由于凍融劈裂TSR指標(biāo)相比浸水馬歇爾指標(biāo)能較好地表征瀝青混合料抗水損害性能[1]，在配合比設(shè)計性能驗證階段是必須驗證的性能指標(biāo)。若配合設(shè)計階段出現(xiàn)TSR指標(biāo)不合格說明瀝青混合料的水穩(wěn)定性能較差，一般TSR指標(biāo)與下列因素息息相關(guān)：集料自身與70號道路石油瀝青的黏附性、細(xì)集料品質(zhì)、瀝青自身的低溫抗裂和抗老化性能、混合料油石比、級配組成、抗剝落劑是否選用等。結(jié)合平武路實體項目遇到的相關(guān)問題對影響因素進(jìn)行逐一分析。

1.1 原材料關(guān)鍵指標(biāo)影響因素分析

（1）瀝青品牌及指標(biāo)影響因素分析。該工程在配合比設(shè)計過程中，性能驗證階段出現(xiàn)凍融劈裂TSR比值不合格，首先考慮瀝青常規(guī)指標(biāo)中是否存在異常指標(biāo)，而該實體工程進(jìn)行配合比設(shè)計選用1#70號道路石油瀝青樣品為廠家提供的小樣，部分檢測指標(biāo)如表1所示。

從1#70號道路石油瀝青的檢測指標(biāo)可知，該70號道路石油瀝青老化后的10℃殘留延度不符合瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[2]的最低要求。相對應(yīng)的AC-25C瀝青混合料的凍融劈裂試驗結(jié)果如表2所示。

從AC-25C瀝青混合料凍融劈裂TSR試驗結(jié)果可知，兩個批次的1#70號道路石油瀝青所拌制的AC-25C瀝青混合料TSR比值均不符合規(guī)范[2]最低要求，混合料水穩(wěn)定性能欠佳。為進(jìn)一步分析判定瀝青指標(biāo)是否對凍融劈裂TSR指標(biāo)的存在直接影響，將采用另一品牌的2#70號道路石油瀝青以及改性瀝青，開展瀝青與集料的黏附性試驗，并成型試件進(jìn)行凍融劈裂試驗對比驗證。

（2）集料與瀝青黏附性指標(biāo)影響因素分析。采用該項目AC-25C瀝青混合料配合比設(shè)計所使用的同一產(chǎn)地的石灰?guī)r粗集料，采用兩種不同品牌的70號道路石油瀝青（1#和2#）和SBS改性瀝青分別進(jìn)行黏附性試驗，黏附性試驗結(jié)果如表3所示，同時對比瀝青的指標(biāo)，瀝青指標(biāo)對比結(jié)果如表4所示。

結(jié)合表3中黏附性試驗結(jié)果和表4中兩種不同品牌的道路石油瀝青檢測結(jié)果可知，1#70號道路石油瀝青與該項目使用石灰?guī)r集料的黏附性只達(dá)到3級，2#70號道路石油瀝青和改性瀝青與項目使用石灰?guī)r集料黏附性為5級，間接說明不同品牌的70號道路石油瀝青與同一種類的集料黏附性也存在較大差異，改性瀝青以及黏度更大的瀝青與集料的黏附性更容易達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求。

為了驗證瀝青種類以及指標(biāo)對凍融劈裂TSR試驗指標(biāo)影響，分別采用2#70號道路石油瀝青和改性瀝青在級配比例、油石比、礦料一致的情況下分別成型試件進(jìn)行凍融劈裂試驗，具體數(shù)據(jù)結(jié)果如表5所示。

從表5和表2的結(jié)果可知，1#70號道路石油瀝青、2#70號道路石油瀝青以及改性瀝青拌制的瀝青混合料分別進(jìn)行凍融劈裂試驗，TSR結(jié)果分別為65.7%、77.2%、83.2%，說明瀝青本身的黏度、老化后低溫抗裂性能（殘留延度指標(biāo)）與瀝青混合料凍融劈裂TSR指標(biāo)息息相關(guān)[3]。

1.2 配合比設(shè)計影響因素分析

（1）細(xì)集料材質(zhì)選擇影響。為研究不同細(xì)集料巖性對凍融劈裂指標(biāo)的影響，采用1#70號道路石油瀝青，更換不同的巖性和顏色的細(xì)集料，粗集料均保持一致，細(xì)集料砂當(dāng)量基本控制在75%左右[4]，3組AC-25C瀝青混合料的油石比均為3.9%、3組合成級配基本一致進(jìn)行凍融劈裂試驗。

通過對比不同巖性細(xì)集料拌制的AC-25C瀝青混合料凍融劈裂試驗TSR指標(biāo)可知，不同的細(xì)集料材質(zhì)對凍融劈裂試驗TSR指標(biāo)的影響幅度有限偏差在3%左右，石灰?guī)r材質(zhì)的細(xì)集料對AC-25C瀝青混合料凍融劈裂試驗TSR指標(biāo)好于輝綠巖細(xì)集料，可以看出偏堿性的細(xì)集料對瀝青混合料具有一定的提升作用，但由于仍然使用第一批的1#70號道路石油瀝青，凍融劈裂試驗TSR指標(biāo)仍然不合格，說明變換細(xì)集料材質(zhì)對瀝青混合料凍融劈裂TSR指標(biāo)影響有限。

（2）合成級配關(guān)鍵篩孔通過率影響。為研究合成級配關(guān)鍵篩孔4.75 mm、2.36 mm以及0.075 mm通過率的偏差對凍融劈裂指標(biāo)的影響，仍然采用1#70號道路石油瀝青，粗集料要求符合前期設(shè)定的、細(xì)集料采用黑色材質(zhì)，細(xì)集料砂當(dāng)量基本控制在75%左右，油石比均采用3.9%，調(diào)整兩個級配（級配1和級配2），成型試件進(jìn)行凍融劈裂試驗，具體合成級配和凍融劈裂強度對比結(jié)果如表6和表7所示。

通過對比粗級配1和細(xì)級配2兩種級配AC-25C瀝青混合料凍融劈裂試驗TSR指標(biāo)可知，兩種級配關(guān)鍵篩孔4.75 mm通過率偏差3%左右，2.36 mm篩孔通過率偏差2%左右，0.075 mm偏差0.2%，細(xì)型級配2的AC-25C瀝青混合料凍融劈裂試驗TSR高于粗型級配1的AC-25C瀝青混合料凍融劈裂試驗TSR大約4%，說明調(diào)整關(guān)鍵篩孔通過率對TSR有一定影響，但仍然不滿足規(guī)范的最低要求，不能從本質(zhì)上改善AC-25C瀝青混合料凍融劈裂強度。

（3）抗剝落劑選用影響。在集料黏附性不佳、集料表面光滑（微觀粗糙度較?。┑那闆r下，為滿足水穩(wěn)定的性能指標(biāo)要求，一般會結(jié)合所在地周邊是否能方便采購、經(jīng)濟性等因素，按照常用的消石灰、水泥、抗剝落劑等方式進(jìn)行選擇，該項目考慮使用方便、經(jīng)濟可行的方式，初步考慮采用水泥替代部分礦粉方式進(jìn)行改善，并將替代1%礦粉、1.5%礦粉、未替代礦粉的三種情況進(jìn)行對比，其他原材料保持不變，瀝青仍然使用1#70號道路石油瀝青，油石比均采用3.9%，礦料前期設(shè)定數(shù)值來選定。具體合成級配和凍融劈裂強度對比結(jié)果如表8和表9所示。

通過對比可知，替代1%礦粉、1.5%礦粉、未替代礦粉的三種情況下AC-25C瀝青混合料凍融劈裂強度指標(biāo)分別為72.4%、75.8%、65.7%，說明添加水泥對提升凍融劈裂強度TSR具有明顯的效果，添加與未添加相差7%～10%左右。

2 結(jié)論及建議

（1）70號道路石油瀝青AC-25C混合料凍融劈裂強度TSR指標(biāo)與所使用的瀝青指標(biāo)低溫延度、黏度指標(biāo)具有直接關(guān)系，因為這兩項指標(biāo)直接影響所使用集料的黏附性能，從而對成品混合料的凍融劈裂強度TSR指標(biāo)產(chǎn)生直接的影響。因此，保證70號道路瀝青的低溫抗老化性能指標(biāo)和黏度指標(biāo)是確保瀝青混合料凍融劈裂強度TSR指標(biāo)的核心因素，與改性瀝青相比70號道路石油瀝青更容易使得混合料凍融劈裂強度TSR指標(biāo)合格，改性瀝青耐低溫、黏度大提升了膠結(jié)料的強度。

（2）瀝青性能指標(biāo)不良。對細(xì)集料材質(zhì)、級配粗細(xì)、抗剝落選用進(jìn)行綜合對比可知：變換細(xì)集料材質(zhì)對瀝青混合料凍融劈裂TSR指標(biāo)影響有限；細(xì)型級配2的AC-25C瀝青混合料凍融劈裂試驗TSR高于粗型級配1的AC-25C瀝青混合料凍融劈裂試驗TSR大約4%，級配粗細(xì)有一定影響；適當(dāng)使用一定比例的水泥替代礦粉，可明顯提高凍融劈裂試驗檢測結(jié)果。因此，在原材料與所使用瀝青黏附性不良時，選用合適的抗剝落材料也是提高瀝青混合料凍融劈裂強度TSR指標(biāo)的關(guān)鍵舉措。

參考文獻(xiàn)

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