黄小冬 张秀成

(莆田学院土木工程学院，福建 莆田 351100)



·建筑材料及应用·

沥青混合料压实性能影响因素试验分析★

黄小冬 张秀成

(莆田学院土木工程学院，福建 莆田 351100)

通过沥青混合料压实实验，得到了相应的毛体积密度和空隙率，分析了压实功、油石比、级配等因素对沥青混合料压实性的影响规律，以便于确定有效的施工工艺和质控措施，取得良好的施工效果。

沥青混合料，压实，空隙率，油石比

1 概述

我国高速公路建设从20世纪90年代开始进入快速发展的时期，当时路面材料大多是半刚性沥青路面，然而在半刚性沥青路面的使用过程中，人们遇到了此类路面出现了路面裂缝较多和路面结构排水条件不良等诸多问题[1]。为缓解这些问题，急需要研究和发展如沥青稳定碎石作为基层的柔性沥青路面。如何使柔性沥青路面具有良好的路用性能，路面压实是沥青路面施工的最后一道工序，良好的路面质量最终要通过压实工序来完成。因此，对沥青稳定碎石基层的压实性进行研究，分析影响压实性的各种因素，防止沥青路面的病害具有重要意义。本试验是对影响沥青混合料压实效果的压实功、油石比和级配等因素在不同条件下进行试验，从中找出某些规律，以便施工时能利用这些规律对施工工艺和施工质量进行控制，得到良好的施工效果。

2 主要实验方法及内容

2.1 原材料

1)沥青。本试验沥青采用重交通道路石油沥青(AH-70)，根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》对沥青各项常规指标进行试验，各项常规指标满足要求。2)集料。本试验粗集料、细集料均采用石灰岩，为同样岩性的石屑。根据JTG E42—2005公路工程集料试验规程对粗细集料各项常规指标进行试验，各项常规指标满足要求。根据JTG E42—2005公路工程集料试验规程，对于粗、细集料采用干筛法进行试验，结果如表1所示。

表1 集料筛分结果表

2.2 确定粗、细集料的级配

本试验采用密集配沥青碎石基层，并根据其级配范围的中值来确定粗、细集料的含量，其变化比例为80∶20，75∶25，70∶30；65∶35，60∶40，从而可以得到五种级配，如表2所示。

表2 粗、细集料变化比例的五种级配表

2.3 试验方法及内容

1)试件制作。本试验试件制作方法根据JTJ 052—2000公路工程沥青及沥青混合料试验规程的规定，采用压实法制作的马歇尔试件，试件双面压实112次。2)参数计算。本试验的试件最大理论密度采用计算最大理论密度，毛体积密度用表干法进行试验，并计算试件的空隙率。3)实验内容。a.不同压实功对压实性的影响的试验，在最佳油石比条件下制作马歇尔试件，根据不同的压实功(如，压实次数分别为50次、75次、90次、100次、112次、122次)[2]，得出试件的毛体积密度和计算空隙率，进行比较分析。b.不同级配对压实性的影响的试验，采用1号～5号级配在相同油石比的条件下制作马歇尔试件，得出试件在不同级配影响下的毛体积密度和空隙率，进行比较分析。c.不同油石比对压实性的影响的试验，采用1号～5号级配在不同油石比的条件下制作马歇尔试件，得出试件在不同油石比影响下的毛体积密度和空隙率，进行比较分析。

2.4 不同压实功对压实性影响的试验

本试验采用马歇尔压实法制作试件，根据不同的压实功(如，压实次数分别为50次、75次、90次、100次、112次、122次)，对不同压实功条件下制作试件进行试验，得出试件的毛体积密度，计算其空隙率。

以3号级配为例，试验结果见表3。

表3 不同压实功的毛体积密度和空隙率表

从表3中可以看出，随着压实次数的增加毛体积密度随之增大、空隙率反而减小，当压实次数达到112次时毛体积密度达到最大值，之后随着压实次数的再增加毛体积密度随之减小、空隙率反而增大。因此，混合料在压实次数不断增加的条件下，集料颗粒的间隙不断缩小，混合料的密实度就越来越大；当压实次数在112次时，混合料已经处于最佳的密实状态，如果压实次数超过112次，就会破坏混合料的最佳密实状态，导致部分集料颗粒被压碎，混合料的级配发生了改变，集料颗粒之间的间隙又重新增加，毛体积密度也会减小。所以，只有在一定条件下，混合料的密实度随着压实功增大而增大，但是超过了这个条件压实效果反而变差。

2.5 不同级配对压实性影响的试验

沥青混合料在施工过程中经常会发生离析，特别是热拌沥青混合料的离析，主要原因就是施工过程中其级配发生了离析，如果级配发生了离析就会引起混合料的级配发生变化，这种情况下粗骨料较为集中的地方混合料的空隙率就会变大、沥青含量相应就变低[3]；反之，细骨料较为集中的地方沥青混合料的空隙率较小、沥青含量较高。

如果混合料发生了级配离析，从而影响了混合料的压实效果。本试验采用1号～5号级配来模拟级配离析情况进行试验，对每种级配选取2.8%，3.3%，3.8%三种油石比时制成马歇尔试件，测定不同级配下试件的毛体积密度和空隙率，见表4。

表4 不同级配的毛体积密度和空隙率表

从表4中可以看出，毛体积密度随着混合料中的粗集料含量的增加而减小，随混合料中的细集料含量的增加而增大；而空隙率则反之。这证明了粗集料、细集料分别在级配中起骨架作用、填充作用[4]。

2.6 不同油石比对压实性影响的试验

本试验按照以上1号～5号级配，每种级配选用2%～4%的油石比范围来制成马歇尔试件，同样用表干法试验得出试件的毛体积密度，并计算出试件的空隙率。通过试验得到表5的数据。

表5 不同油石比的毛体积密度和空隙率表

由表5可以看出，1号～5号级配的毛体积密度随着油石比增大，先增后减，这种现象与传统的密级配沥青混合料的特点相同。其原因为沥青在混合料中既具有粘结剂的作用又具有润滑剂的作用，润滑剂的作用随着沥青量的增加而增大，在压实作用下，集料颗粒由于沥青的润滑作用发生移动，导致压实密度不断增大，当沥青用量达到最佳沥青用量附近时，混合料压实密度也达到最大。但是如果继续增加沥青用量，沥青用量超过了最佳沥青用量，在集料颗粒间出现了“自由沥青”，使得矿料颗粒间的间隙不断增大，结果出现混合料的压实密度不断降低，混合料的空隙率也随之降低。

3 结语

本试验以大量的试验数据为依托，对影响沥青混合料压实性的几个主要因素进行试验分析，从而总结出：在不同压实功制作的试件，随着压实次数的增加毛体积密度随之增大、空隙率反而减小，当压实次数达到112次时毛体积密度达到最大值，之后随着压实次数的再增加毛体积密度随之减小、空隙率反而增大。所以 ，混合料的最佳压实次数是112次，也就是说当压实次数在112次时，混合料处于最佳的密实状态，如果压实次数超过112次，就会破坏混合料的最佳密实状态，导致部分集料颗粒被压碎，混合料的级配发生了改变，集料颗粒之间的间隙又重新增加，毛体积密度也会减小。毛体积密度随着混合料中的粗集料含量的增加而减小，随混合料中的细集料含量的增加而增大；而空隙率则反之。沥青在混合料中既具有粘结剂的作用又具有润滑剂的作用，润滑剂的作用随着沥青量的增加而增大，在压实作用下，集料颗粒由于沥青的润滑作用发生移动，导致压实密度不断增大，当沥青用量达到最佳沥青用量附近时，混合料压实密度也达到最大。

[1] 李福普,陈 景.新型沥青路面结构在我国的应用研究[J].公路交通科技，2006,23(3)：10-14.

[2] 陆长兵,黄晓明.大型马歇尔试验压实次数[J].长安大学学报(自然科学版)，2004，24(1)：21-24.

[3] 王子勤,黄 红.热拌沥青混合料离析现象分析[J].青海交通科技,2005(5)：35-37.

[4] JTG F40—2004，公路沥青路面施工技术规范[S].

The test analysis on the influence factors of asphalt mixture compaction performance★

Huang Xiaodong Zhang Xiucheng

(CivilEngineeringInstitute,PutianCollege,Putian351100,China)

Through the asphalt mixture compaction experiment, this paper obtained corresponding hair volume density and void ratio, analyzed the influence law of compaction power, oil-stone ratio, grading and other factors to asphalt mixture compaction performance, in order to determine effective construction technology and control measures, achieved good construction effect.

asphalt mixture, compaction, void ratio, oil stone ratio

1009-6825(2016)13-0112-02

2016-03-10★：2015年国家级大学生创新创业训练计划立项项目(项目编号：201511498008)；福建省教育厅项目(项目编号：JK2014043)

黄小冬(1994- )，男，在读本科生

TU535

A