AC-20热拌沥青混合料动稳定度试验分析探究

AC-20热拌沥青混合料动稳定度试验分析探究

杨光远

江苏东交智控科技集团股份有限公司 江苏 南京 210000

摘要：在公路工程施工过程中，由于沥青混合料具有工期短、行车跳动小、连续性好、平整度高以及养护维修较为便捷等特点，因此，公路工程中沥青路面应用越来越广泛。在沥青路面不断使用过程中，由于外界环境温度增加、交通量增加等因素的影响，导致其出现车辙等病害，不但会使道路使用性能受到影响，还对沥青路面的使用寿命产生较大的影响。通过对我国的规范进行分析可知，动稳定度指标是判断沥青混合料的高温抗车辙能力的主要指标。本文以AC-20热拌沥青混合料的动稳定度试验为基础，首先对车辙病害的影响因素进行阐述，再对动稳定度试验目的以及方案进行分析，并对沥青混合料原材料进行试验，最后，以此为基础，对其试验结果进行分析，旨在为今后沥青混合料动稳定度试验提供借鉴。

关键词：试验分析；动稳定度；热拌沥青混合料

前言

在社会经济不断发展的过程中，为了满足社会发展的要求，公路工程建设规模也不断扩大，由于沥青路面具有诸多优点，因此被广泛应用于公路工程建设过程中。但是，在实际使用过程中，由于沥青混合料施工水平、设计情况以及材质等因素的影响，会使沥青路面出现车辙、坑槽、松散、泛油等病害，本文通过动稳定度试验，对沥青混合料的配合比进行控制，旨在使沥青混合料抗车辙能力进一步提高。

1车辙病害的主要影响因素

由于沥青混合料为粘弹性材料，应其对温度等具有较高的敏感度。在全球气候变暖的过程中，各个地区夏季的温度也越来越高，外界气温的增加，导致沥青路面温度随之增加，在此过程中，沥青路面结构中的热量也不断积累，部分路面的内部温度甚至会比表面温度高，进而使沥青路面出现车辙等病害，这不但会使沥青路面的安全性和行车舒适性受到影响，还会对沥青路面的使用寿命产生较大的影响^[1]。

导致沥青路面出现车辙的因素较多，常见的因素主要包括交通荷载、沥青级配合理性、路面结构稳定性、沥青的技术指标以及集料的性质等因素。在对沥青混凝土进行配制过程中，若所使用的集料具有针片状含量相对较多、棱角性较差等特点，不但会导致集料之间的嵌挤力受到影响，也会使其粘附性受到影响；当沥青中含蜡量相对较大时，所配制的沥青混合料也会更容易变软，导致其高温稳定性受到影响；当地面层或路基承载能力较差时，会使路面结构的稳定性变差，在交通荷载长时间的作用下，沥青路面会出现剪切变形，使其使用性能受到影响；当沥青混合料级配设计不符合要求时，也会导致沥青路面质量受到影响。

2试验目的

本文主要采取室内试验的方式，在保障市场集料现状不变的前提下，对沥青混合料目标配合比进行调整和优化，使沥青混合料的抗车辙能力进一步提高。在此过程中，试验人员应对粉胶比、压实度、沥青用量、沥青品种以及级配等参数进行控制。

3试验方案

在对沥青混合料实施动稳定性试验过程中，应以试验规程为依据，对沥青混合料的配比进行计算，通过拌和得到车辙板（规格为300*300*50mm），并对其进行试验。在车辙试验过程中，所使用的车辙试验仪生产商为南京华达公司，在加载过程中，所使用的轮胎为实心轮胎，材质为橡胶，试验压力为1h，速度为42±1次/min，试验压力为0.7MPa，行走距离为230mm，所施加的总荷载约为780N。在车辙试验前，试验人员应在预定试验温度条件下对试件进行保温处理，温度误差应不超过0.5℃，保温时间为5h，其试验方案主要如下：

3.1沥青用量一致，级配不同

试验人员应以规范要求为依据，对沥青混合料级配进行控制，并对关键性筛孔通过率进行调整。在对AC-20沥青混合料进行试验过程中，选择5组不同的级配，各组沥青用量均为4.5%，对沥青混合料进行试验，并得到关键筛孔通过率和动稳定度之间的关系曲线图。

3.2级配一致，沥青用量不同

在试验过程中，控制级配一致，沥青用量分别为3.5%、4.0%、4.5%、5.0%、5.5%，对各组混合料进行车辙试验，并得到沥青用量和动稳定度之间的关系曲线图。

3.3级配一致，沥青不同

在试验过程中，保持级配不变，沥青标号为50#、70#、90#，对各组沥青混合料实施车辙试验，得到针入度和动稳定度之间的关系曲线图。

3.4级配一致，压实度不同

在试验过程中，保持级配不变，各组沥青混合料最大理论密度为98%、96%、94%、92%、90%，对其实施车辙试验，得到压实度和动稳定度之间的关系曲线图。

3.5级配一致，粉胶比不同

在试验过程中，保障级配一致，采取0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6的粉胶比配制沥青混合料，并对其实施车辙试验，得到粉胶比和动稳定度之间的关系曲线图。

4原材料试验

4.1沥青试验

其沥青试验结果见表1。

表1 不同沥青配制的混合料试验结果表

4.2集料

（1）水洗法筛分试验结果

表2 水洗法各种集料的筛分结果

2. 集料名称(mm)	通过下列方孔筛(mm)的质量百分率(%)
   	31.5	26.5	19.0	16.0	13.2	9.5	4.75	2.36	1.18	0.6	0.3	0.15	0.075
   0-4.75	100.0	100.0	100.0	100.0	100.0	100.0	97.3	69.6	50.2	35.1	22.8	16.1	8.7
   2.36-9.5	100.0	100.0	100.0	100.0	100.0	89.1	16.3	0.9	0.9	0.9	0.9	0.9	0.9
   9.5-19.0	100.0	100.0	86.6	62.1	26.3	0.3	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
   矿粉	100.0	100.0	100.0	100.0	100.0	100.0	100.0	100.0	100.0	100.0	97.3	91.1	83.2

   各集料的毛体积密度试验结果

表3 各集料毛体积密度试验结果

5试验结果分析

5.1沥青用量一致，级配不同试验结果分析

在试验过程中，以马歇尔密度为基础对指标进行控制，采取5种不同级配对车辙板进行制备，并进行试验，试验结果见表4，图1为不同级配和动稳定度之间的关系图。

表4 不同级配条件下的试验结果

图1 不同级配与动稳定度关系图

根据图1可知，级配和动稳定度之间非线性关系，当4.75mm筛孔通过率为35%，动稳定度最大。这主要是因为当级配较小时，沥青混合料的比表面积降低，沥青膜厚度增加，此时骨料间极易出现塑性变形，使其动稳定度降低；当级配较大时，比表面积增加，沥青膜厚度降低，沥青混合料离析问题较为严重，此时其动稳定度较低。

5.2级配相同，沥青用量不同试验结果分析

在试验过程中，以马歇尔密度为依据，对压实效果指标进行控制，采取5中不同沥青用量对车辙板进行制备，并进行试验，表5为其试验结果，图2为沥青用量与动稳定度之间的关系图。

表 5 不同沥青用量条件下的试验结果

图 2不同沥青用量与动稳定度关系图

根据图2可知，在沥青用量增加过程中，动稳定度会随之降低，两者呈反比。这主要是因为当沥青用量增加时，矿料之间的嵌挤力会降低，在高温作用下，其会出现流动变形，因此，在沥青混合料配制时，应控制沥青用量。

5.3级配相同，沥青标号不同的试验结果分析

在试验过程中，以马歇尔密度为依据，对压实效果指标进行控制，使用3种标号不同沥青（沥青用量为4.5%）对车辙板进行制备，并对其进行试验，表6为其试验结果，图3为沥青标号与动稳定度之间的关系图。

表6 不同标号沥青条件下的试验结果

图3 不同沥青标号与动稳定度关系图

根据图3可知，当沥青标号增加时，其动稳定度会随之降低，因此，在实际施工过程中，施工单位应选择SBS改性沥青等稠度较大的沥青进行施工。

5.4级配一致，压实度不同的试验结果分析

在试验过程中，以马歇尔密度为依据，对压实效果指标进行控制，采用5种不同压实度（沥青用量4.5%）对车辙板进行制备，并进行试验，表7为其试验结果，图4为压实度与动稳定度之间的关系图。

表7 不同压实度条件下的试验结果

图4 不同压实度与动稳定度关系图

根据图4可知，在压实度降低的过程中，车辙变形量会随之增加，当压实度大于96%时，动稳定度增加更明显，由此可知，在对沥青路面进行施工过程中，为了使沥青混合料的高温稳定性进一步提高，施工单位应增加沥青路面压实度。

5.5 不同粉胶比的试验结果分析

在试验过程中，以马歇尔密度为依据，对压实效果指标进行控制，采用5中不同粉胶比（沥青用量4.5%）对车辙板进行制备，并进行试验，表8为其试验结果，图5为粉胶比与动稳定度之间的关系图。

表8

图5 不同粉胶比与动稳定度关系图

根据图5可知，在水胶比增加过程中，沥青混合料额高温稳定性也会随之增加，当粉胶比为1.2时，其动稳定度最大。当粉胶比超过1.2时，随着其值增加，动稳定度会降低，因此，在实际施工过程中，施工单位应对粉胶比进行控制。

6试验结果总结

（1）在对沥青混合料级配进行选择时，通常应比关键筛孔通过率控制中值小5%。

（2）在沥青用量增加过程中，动稳定度会急剧衰减，因此，在保障各项指标符合要求的前提下，对沥青用量进行控制。根据上述试验可知，当沥青用量超过4.7%时，沥青混合料的动稳定度已无法满足要求^[2]。通过对以往工程进行分析可知，在实际施工过程中，沥青用量不应超过最佳沥青用量。在高温季节或重载交通道路进行施工过程中，应减少目标沥青用量。

（3）通常情况下，当沥青稠度增加时，沥青混合料的动稳定度也会增加，但是在实际施工过程中，应考虑低温抗裂性，选择合适标号的沥青进行施工。

（4）在压实度增加时，其动稳定度会明显提高。因此，在施工过程中，施工单位应使用高温碾压工艺进行施工，使压实度进一步增加。

（5）当粉胶比增加过程中，沥青混合料的高温稳定性会随之增加。根据试验可知，当粉胶比超过1.2时，其高温稳定性会降低，因此，施工单位应对粉胶比进行控制。

（6）总之，在实际施工过程中，应对各项指标进行控制，主要如下：①级配应比关键筛孔通过率中值小5%左右；②沥青用量应比目标配合比设计值低，在对重交通道路进行建设时，其目标设计值应降低0.1%~0.2%；③应尽量选择符合改性沥青进行施工；④在碾压过程中，为了使压实度进一步提高，应采取高温碾压工艺进行施工；⑤粉胶比应为1.2-1.3。

7结论

综上所述，在道路交通不断发展的过程中，沥青混合料的应用越来越广泛，但是由于诸多因素的影响，会使其出现车辙等病害，因此，施工单位应对沥青混合料配合比等进行控制，使其抗车辙能力进一步提高。

参考文献：

[1]黄杰.高速公路沥青路面车辙与路面使用性能影响分析[J].筑路机械与施工机械化,2014.31(11):67-71.

[2]孟书涛,黄晓明,范要武,赵承刚,闰其来.沥青混合料动稳定度试验的分析[J].公路交通科技,2005(11).