关于公路沥青混凝土的实验研究

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【摘要】本文以某高速公路路面沥青混凝土为例．对沥青混凝土、 矿料 沥青混凝土配合比设计，沥青混凝土动稳定度、抗压、 抗弯强度、沥青、及其回弹模量随温度的变化规律等几十方面进行了试验研览，并提出一些自我看法。

【关键词】路面沥青混凝土试验

沥青混凝土路面具有强度高、平整性能好、噪音小、防水、耐久等优点．因此，广泛用于高速公路及城市道路。沥青混凝土路面是由适当比例的各种不同粒径的碎石、砂、矿粉和沥青在规定条件下，拌和经推惯压实成型的路面。由于它是于大自然的结构物，直接承受车辆重复荷藏的作用，以及变化无常的自然因素的反复影响，表明路用性能的影响因素是极其复杂的，若原材料不合要求或混合料加配不好，将直接影响路面使用寿命，并很可能出现早期破坏。

生产实践证明，在柔性路面设计中，仍采用推荐的经验数据作为设计参数，已越来越不能适用置交通道路的要求．因此，几乎所有的高等级公路都是通过试验确定公路路面材料的性质、材料组成，并通过试验为路面结构设计提供参致。本文介绍某高速公路沥青混凝土路面的试验结果。

一、沥青混凝土的配合比设计

1、原材料性质试验

为了准确测定沥青的性能指标，我们以交通部颁发的《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》为标准，进行实验。

各项试验指标均符合重交通道路石油沥青技术要求，即沥青标号为 “AH一9O”。另外，对集料的力学性能进行了试验．如压碎值结果是 21.%,磨耗值 28%，磨光值 43%，均满足规范要求。

2、矿质混合料组成设计

根据设计所提供的路面结构型式，上面层为中粒式沥青混凝土，中面层为粗粒式沥青混凝土，下面层为沥青碎石。参照公路沥青路面施工技术规范推荐的标准级配范围，选择了相应的级配类型，它们分别为“AC-20I”“AC一25I”“A-25”，并按上述三种级配类型的中值．根据原材料的筛分结果绘制级配曲线圈，在该图上用图解法，确定各种矿料的用量，其用量比倒见表1。

表1三种材料的矿料用量配比

3、最佳沥青用量确定

(1) 根据已确定的矿质混合料级配类型，依照规范推荐值选用以级差为0．005 变化，取5组沥青甩量，并按马歇尔实验方法分别制备3个试件

(2)测定试件的密度、空隙率、稳定度、流值。试验和计算结果见表 2(以中粒式沥青混凝土为例)

(3)根据试验结果，以沥青用量为横坐标，以密度、 稳定度、流值、空隙率、饱和度为纵坐标，将试验和计算结果点在坐标图上，确定沥青用量。

表2沥青混凝土马歇尔实验结果

(4)从表2可以看出，能满足所有标准的沥青用量范围即为共同范围，中粒式沥青混凝土沥青用量共同范围在 5.0%～5.5%, 设计用量为5.2%粗粒式沥青混凝同范围在 4.4%～4.7%，沥青设计用量可选4.5%沥青碎石选用4.0%。

4、车辙试验

由于沥青混合料稳定性不足而引起的车辙、推挤等永久变形，是我国沥青路面常见病害，车辙是沥青路面、基层，土基在行车荷载重复作用和沥青层中材料的侧向位移而形成的永久变形。较大的车辙深度将影响沥青路面的平整度和使用寿命，因此，已引起了人们高度重视，目前世界上许多国家将控制车辙深度列为柔性路面的设计指标之一，在我国，新颁的国家标准《公路沥青路面施工技术规范》也提出了对高速公路和一级公路沥青路面上面层和中面层的沥青混凝土配合比设计，应进行车辙试验机对抗车辙能力进行检验。

沥青混凝土的车辙试验是在规定尺寸(300mm×300mm×50mm) 的板块状压实试件上，用固定荷载橡胶轮反复行走后测定其变形稳定期每增加 1mm 的碾压次数，即动稳定度，以次／mm 表示，对高速公路应不小于 800 次／mm，试验温度60℃，轮压0.7MPa。

根据矿料组成配比，马歇尔试验确定的最佳沥青用量及相应的沥青混合料密度制备车辙试件，并将试件连同试模一起置于温度60℃的恒温室中，保温 5～24h，然后将试件连同试模移至轮辙试验机的试验台上，开动车辙变形记录仪，启动试验机，使试验轮往返行走，读取时间为45min(t1)、60min(t2)时的车辙变形 d1 及 d2：，

通过车辙机对沥青混凝土配合比的检验动稳定度均大于规范要求值，配合比设计是可行的。

二、沥青混凝土抗压强度、抗弯强度及其模量的试验

根据沥青混凝土配合比设计所确定的混合料配合比密度，制备试件在规定的温度下，用压力机静压成型，井进行强度试验。因为沥青混凝土是一种弹性、 塑性滞粘材料，它的应力、应变关系呈现曲线关系，经回归分析其应力[δ]符合幂回归方程 y(δ)=αχ(ε)，且相关系数在 0．9～1．0 之间，回弹模量以破坏荷载的一半即0．5P 时的应力代入回归方程而得。沥青混合料强度随温度升高而急剧下降。为了探索强度与模量随温度变化的规律，我们进行了1O℃、15℃、20 ℃、25 ℃、30℃时的沥青砼强度和模量的试验。

三、结束语

(1)沥青混凝土室内试验直接为设计、施工服务，试验数据准确与否关系重大，而沥青砼不同于基层混合料，它对温度特别敏感，因此整个试验过程温度的控制尤为重要，混合料拌和、成型，要随时测定温度，马歇尔试件必须按先后展序在 60℃恒温水槽中保持 30min，另外力学强度测试时，试件内部温度与测试环境温度必须与规范要求一致，才能保证数据的准确性。

(2)车辙试验所测车辙深度实质上是模拟了汽车荷载反复在试件上加载一卸载所形成的塑性变形。变形的大小，即车辙的深度在温度相同的情况下，与沥青混凝土级配、密实度有关。在本次试验中，中粒式沥青砼是采用密级配，比粗粒式沥青砼半开级配变形小，动稳定度大，另外试块在 60℃恒温室中保温，我们一般控制在10h 左右，测试温度规范要求是 60℃在试验过程中，有时由于温度控制不准，曾出现了温度在40℃左右时变形小，动稳定度超过 2000 次／mm，温度在70℃左右时变形明显增大，动稳定度一般在 300～500 次／mm，这一现象反映了车辙变形即动稳定度值随温度增高而降低的规律。沥青砼路车辙的研究，在我国才开始不久，有很多问题有待我们更进一步地认识、学习、研究。