中交二航局第六工程分公司 湖北省武汉市 430080
摘要：为解决沙漠区高等级公路沥青稳定碎石混合料易遭受冻融破环的工程难题，本文对ATB-25沥青稳定碎石冻融劈裂强度比的影响因素进行了试验分析，并通过减少风化石含量、改善集料与沥青黏附性以及优化矿料级配比例等措施，有效提高了冻融劈裂强度比。
关键词：ATB-25沥青稳定碎石；冻融劈裂强度比；影响因素
Influence Factors of Freeze-thaw Splitting Strength Ratio of ATB-25 Asphalt Stabilized Macadam
DONG Yan1,LI Shusheng1,HU Yiran1
(1. The Second Harbor Engineering Company, Wuhan 430040)
Abstract：To solve the engineering problem that asphalt stabilized macadam of high grade highway in the desert area is vulnerable to freezing and thawing damage, this aticle studied influence factors of freeze-thaw splitting strength ratio of ATB-25 asphalt stabilized macadam. Through reducing the content of weathered rock, improving the adhesion of aggregate and asphalt and improving the mineral aggregate gradation of asphalt mixture , the freeze-thaw splitting strength ratio could be effectively increased.
Key words：ATB-25 asphalt stabilized macadam; freeze-thaw splitting strength ratio; influence factors
0 引言
某高速公路项目属于VI2绿洲、荒漠区，属中温带大陆性荒漠气候，该区降雨量小，气候干燥，蒸发量大，昼夜温差大，不利季节冻融循环频繁、剧烈。恶劣的环境条件对沥青混合料的力学特性和耐久性能有明显不利影响，这对冬季气温低时沥青路面的低温抗裂性提出了很高要求。为保证工程质量，本文针对如何提高ATB-25沥青稳定碎石冻融劈裂强度比这一工程难题进行了试验研究。
1 试验
1.1 原材料
（1）集料
集料采用民勤莱菔山碎石场生产的机制砂（0~3mm）和碎石（3~5mm、5~10mm、10~20mm、20~25mm），主要技术指标见表1和表2。
（2）沥青
沥青采用韩国SK公司生产的90号A级道路石油沥青，主要技术指标见表3。
（3）矿粉
矿粉采用金昌熙金节能建材有限公司生产的矿粉，主要技术指标见表4。
（4）水泥
水泥采用古浪祁连山水泥厂生产的P·F32.5粉煤灰硅酸盐水泥，主要技术指标见表5。
2 ATB-25沥青稳定碎石混合料冻融劈裂强度比的影响研究
2.1 常见冻融劈裂强度影响因素
2.1.1风化石含量：集料中含有石英岩或风化岩，在经过冻融的条件下，级配结构容易软弱，粗颗粒达不到真正的骨架支撑作用。
2.1.2集料与沥青的黏附性：集料与沥青之间的黏附性不好，这种混合料遇到水，沥青膜容易脱落，与集料的黏结力下降。
2.1.3矿料级配：合理的级配结构，提高密实度，降低空隙率，在满足规范要求的空隙率范围内，空隙率越小，抗冻能力越强。
2.2 不同因素对冻融劈裂强度比的影响
2.2.1集料中风化石含量对沥青混合料冻融劈裂强度比的影响
通过试验研究不同风化石含量（3%、5%、7%和10%）对沥青混合料冻融劈裂强度比的影响规律，具体试验结果见图1。
图1 风化石含量对沥青混合料冻融劈裂强度比的影响关系图
从图1可以看出，集料中风化石含量对沥青混合料的冻融劈裂强度比有显著影响。随着风化石含量的增加，冻融劈裂强度比呈现出逐渐降低的趋势。分析认为，集料中风化岩强度较低，在经过冻融的条件下，级配结构容易软弱，粗颗粒达不到真正的骨架支撑作用，进而对沥青混合料的冻融劈裂强度比产生不利影响。
2.2.2 黏附性与矿粉用量对沥青混合料冻融劈裂强度比的影响
由图2可以看出，集料与沥青黏附性等级越高，沥青混合料冻融劈裂强度比越大。
矿粉用量对集料与沥青黏附性有显著影响，通过试验研究矿粉用量对冻融劈裂强度比的影响规律，具体结果如图3所示。
由图3可以看出，矿粉用量在1.5%-3.0%之间时，冻融劈裂强度比随矿粉用量的增大而增大；当矿粉用量超过3.0%以后，冻融劈裂强度比呈下降趋势，所以控制混合料矿粉用量也是关键因素。
2.2.3 矿料级配对沥青混合料冻融劈裂强度比的影响
（1）首先要检测单档材料满足规范要求。
（2）制定3种不同配合比，其中级配1、级配2和级配3分别靠近级配中值、级配上限和级配下限，对3种配合比的沥青混合料的体积指标、物理力学指、高温稳定性和低温抗裂性进行检验，进行对比分析，见表6。
试验结果表明，19mm、9.5mm、4.75mm、2.36mm的筛孔通过率对冻融劈裂强度比的影响相对较大，其中9.5mm、4.75mm、2.36mm的筛孔通过率与冻融劈裂强度成正比。
3 提高冻融劈裂强度比的措施
结合本项目周边地材全面考察的实际情况，详细认真分析各原材料对ATB-25沥青稳定碎石混合料性能的影响，发现有些常规的检测项目，不能完全的模拟现场实际情况，做出直观的判定结论。比如集料坚固性和高温压碎值虽然合格，但是按常规的设计思路调整试拌出的沥青混合料的冻融劈裂强度比存在不能满足规范要求的情况。
通过上述试验分析得出风化石含量、集料与沥青黏附性以及矿料级配对ATB-25沥青稳定碎石的冻融劈裂强度比有显著影响，本文拟采用降低风化石含量、调整填料组合和优化矿料级配等措施来提高冻融劈裂强度比。
3.1 降低风化石含量
选择结构稳定，石质坚硬的料源，开采加工，碎石关注宕口变化，严格控制风化岩含量，做到从源头控制。严格控制风化石含量不超过5%，可以保证沥青混合料冻融劈裂强度比满足规范要求（≥70%）。
3.2 通过不同的填料组合改善混合料黏附性
结合以往工程实践，添加抗剥落剂（掺量约为沥青质量的0.3%）、低标号水泥（掺量不超过填料的30%），消石灰（掺量可直接代替部分矿粉量）等材料提高沥青与集料的黏附性。
沥青混合料中掺加水泥和矿粉作为填料，水泥掺量不大于1%，可增加沥青与集料间的黏附性，提高冻融劈裂强度比，当水泥掺加量超过1.5%时沥青混合料空隙率超过规范要求，所以要控制水泥掺量在1.5%以内。
3.3 优化矿料级配
根据试验结果可以看出关键筛孔的通过率尽量布置在规范要求通过率中值的下限，使其有足够的细颗粒填充沥青混合料的空隙，达到理想的密实状态。线形为正“S”，即上细下粗。根据现场的材料实际规格和粒形，总结出以下级配，调整的空间范围在规范通过率要求的基础上缩小了很多。筛孔建议通过率如下表：
调整通过率的级配进行沥青混合料冻融劈裂强度试验结果见表9。
从试验结果可以看出将关键筛孔通过率调整后的级配，冻融劈裂强度明显提高。
4 结束语
冻融劈裂强度对路面质量起着关键的保证作用，特别是对北方寒冷地区公路的寿命和耐久性有着直接的影响。也是亟待解决的主要工程难题。本文主要从级配比例设计进行调整，找到合理的级配区间，通过限制关键筛孔通过率，改善矿物填料组成来提高沥青混合料冻融劈裂强度比，有效的提高路面使用性能，确保沥青路面质量。提高冻融劈裂强度比的方法有很多种，需要不断的研究和探索。
参考文献
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[4]司伟. 沥青混合料在冻融循环作用下的弯拉特性[J]. 吉林大学学报（工学版）, 2013(07).
论文作者:董彦,李树生,胡一然
论文发表刊物:《基层建设》2018年第25期
论文发表时间:2018/9/17
标签：沥青论文; 强度论文; 碎石论文; 含量论文; 矿粉论文; 用量论文; 通过率论文; 《基层建设》2018年第25期论文;