粗集料含泥量对沥青混合料水稳定性的影响

王 涛，卜鑫德

（长安大学公路学院，陕西西安 710064）

作者简介：王 涛（1991－），男，长安大学公路学院硕士研究生，道路与铁道工程专业。

卜鑫德（1990－），男，长安大学公路学院硕士研究生，道路与铁道工程专业。

摘 要：为了研究粗集料含泥量对沥青混合料水稳定性影响的规律，需对粗集料中的含泥量进行控制。本文采用AC－13型级配沥青混合料，按比例向粗集料中加入不同掺量的泥土，通过浸水马歇尔、冻融劈裂和沥青与集料粘附性等室内试验研究了不同含泥量对沥青混合料水稳定性的影响。研究结果表明：沥青混合料水稳定性随着粗集料含泥量的增加而显著降低。

关键词：粗集料；沥青混合料；含泥量；水稳定性

Abstract：In order to study the coarse aggregate clay content of asphalt mixture water stability of the law，the need for coarse aggregate of clay content control．In this paper，AC－13type graded asphalt mixture，in proportion to the coarse aggregate with different content of the soil，through immersion Marshall，freezing and splitting asphalt and aggregate adhesion and oth－er laboratory tests of different mud amount on water stability of asphalt mixture．The results show：With the increase in clay containing coarse aggregate significantly reduce the amount of asphalt mixture water stability．

Key words：Coarse aggregate；Asphalt mixture；Clay content；Water stability

1 前言

在沥青混合料中，泥土、粉尘成为沥青与集料之间的隔离剂，粗集料的含泥量对沥青的粘附性影响很大，进而对沥青混合料的水稳定性具有较为明显的负面影响。在原料加工过程中，包裹在石料表面的黏土或者其他矿物不可能完全去除。原料的运输和堆放过程不可避免的有外来泥土、粉尘的污染。由于泥土包裹在石料表面，所以即使是同一种石料也会具有完全不同的表面化学组成。由于泥土与石料的结合力相对较弱，容易导致水分的浸入，从而产生水损坏。在其他条件相同的情况下，含泥量小的粗集料所拌合的沥青混合料水稳定性比较理想。大量试验证明，要想提高沥青混合料的水稳定性能，必须将粗集料的含泥量控制在一定范围之内。本文将通过控制粗集料的含泥量的比例来分析不同含泥量对沥青混合料水稳定性的影响。

2 原材料

本文采用的盘锦90号基质沥青，集料采用的是陕西产的石灰岩，细集料为机制砂，矿粉采用石灰岩磨细矿粉。

2．1 沥青指标测定

沥青选用盘锦90号基质沥青，各项技术指标按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJE20－2011）进行试验，试验结果见表2．1。

表2．1 盘锦90号基质沥青主要技术性质

2．2 集料指标测定

此项研究采用的是陕西地区石灰岩，集料各项技术性能按照《公路工程集料试验规程》（JTGE42－2005）进行了试验。试验结果见表2．2。

表2．2 粗集料技术指标

3 粗集料含泥量对沥青混合料水稳定性能影响试验

3．1 试验方案及级配方案

进行浸水马歇尔试验、冻融劈裂和黏附性试验评价沥青混合料的水稳定性能。试验中的级配类型选用了《公路沥青路面施工技术规范》（JT－GF40－2004）中的AC－13型沥青混合料，取其中限值。级配组成见表3．1，级配曲线图见图3．1。

图3．1 AC－13级配曲线

（图中未标出X、Y坐标，以下类似）

表3．1 AC－13集料级配组成

3．2 试验方法与试验结果

3．2．1 浸水马歇尔试验

（1）试验方法与结果

采用浸水马歇尔试验研究粗集料的含泥量对沥青混合料水稳定性能的影响。试验所用的粗集料洗净烘干后，按占粗集料质量1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％的比例加入泥土，掺水混合均匀后烘干作为制备马歇尔试件的原材料。按照《公路工程沥青及沥青混合料规程》（JTJE20－2011）要求制备马歇尔试件。击实成型的马歇尔试件，拌合温度为150～160℃，击实温度为130～140℃。该实验采用残留稳定度来评价沥青混合料的水稳定性能，残留稳定度越大水稳定性能越好。试验中，将制备好的试件分为两组，每组试件数不少于4个。一组马歇尔试件在60℃水浴中恒温30～40min后测定其稳定度，另一组在60℃水浴中恒温48h测定其稳定度，最后计算试件的浸水残留稳定度。不同含泥量的粗集料与残留稳定度的关系见表3．2和图3．2。

表3．2 不同含泥量对应的沥青混合料的稳定度

图3．2 不同含泥量粗集料对应的残留稳定度

（2）试验结果分析

分析表3．2和图3．2可知，对于AC－13沥青混合料，粗集料含泥量为0％时，沥青混合料的残留稳定度最大是94．1％，水稳定性最好。随着含泥量的增加，残留稳定度逐渐下降。含泥量大于3％时，残留稳定度降低的幅度变大。控制粗集料含泥量的上限不大于3％时，可有效地保证沥青混合料的水稳定性。

3．2．2 冻融劈裂试验

（1）试验方法与结果

试验制作的马歇尔试件的条件与浸水马歇尔试验时的规范相同。按照《公路工程沥青及混合料试验规程》（JTJE20－2011）T0729－2000进行沥青混合料冻融劈裂试验，试验温度25℃。试验时，将制备好的试件分为两组，每组试件数不少于四个。将第一组试件置于室温环境内保存备用。第二组试件在常温下浸水30min，0．09MPa真空条件下抽空15min，然后在－18℃条件下冷冻16h。放入60℃恒温水槽中保温24h，接着浸入25℃恒温水槽中放置2h后测定劈裂强度。试验结果见表3．3和图3．3。

表3．3 不同含泥量沥青混合料冻融劈裂试验结果

图3．3 不同含泥量的粗集料对应的冻融劈裂试验强度比

（2）试验结果分析

由表3．3和图3．3分析可知，对于AC－13沥青混合料，粗集料含泥量为0％时，沥青混合料的劈裂强度比达到最大值86．9％，此时沥青混合料的水稳定性最好。随着粗集料含泥量的增加，混合料劈裂强度比几乎呈直线下降。含泥量小于2％与含泥量大于2％的粗集料相比，前者劈裂强度比下降幅度要缓于后者。控制粗集料含泥量上限不大于2％可以有效限制劈裂强度比的降低幅度，进而提高混合料的水稳定性。

3．2．3 黏附性试验

（1）试验方法与结果

对AC－13型沥青混合料，沥青与集料的黏附性试验采用水浸法进行测定。按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJE20－2011）的标准制作试验试件。将粗集料烘干备用，烘干后的粗集料掺入不同比例的泥土，淋湿拌合后烘干备用。加热沥青到150～160℃与原先准备好的粗集料充分拌合均匀，让沥青完全包裹集料。将试件浸入80℃恒温水槽中30min，JTJ052－2000中规定须由两名经验丰富的试验人员分别目测，评定剥离的百分率，取其平均值表示结果，沥青与集料的粘附性等级评定如表3．4，试验结果见图3．4。

表3．4 沥青与集料的黏附性等级

图3．4 不同含泥量的集料与沥青的黏附性

（2）试验结果分析

表3．4和图3．4分析可得，洁净的粗集料与沥青的黏附性最大，实测石灰岩的黏附性等级也是为5。粗集料的含泥量增加降低了集料与沥青的黏附性。按照《公路工程集料试验规程》（JTGE42－2005）规定石灰岩的黏附性等级不得小于4，所以含泥量大于2％时，粗集料就不适宜作为拌合沥青混合料的材料，必须进行清洗才能被使用。

4 结论

本文通过实验分析研究了不同含泥量的粗集料对沥青混合料水稳定性能的影响，从而得出以下结论：

（1）随着粗集料含泥量的增加，沥青混合料的残留稳定度，劈裂强度以及沥青与集料的黏附性都降低。集料含泥量与沥青混合料的水稳定性能呈负相关。

（2）结合沥青混合料的残留稳定度，劈裂强度以及沥青与集料的黏附性，可以控制粗集料含泥量的上限在2％～3％之间，含泥量大于此上限时，慎重选择作为沥青混合料的材料，必须进行处理后使用。

（3）相比含泥时的沥青混合料，由表面清洁的粗集料拌合的沥青混合料表现出更优秀的水稳定性能。

总体来说，集料含泥量偏高影响沥青与集料的黏附性能，拌合的沥青混合料表现较差的水稳定性能。为了提高沥青混合料的水稳定性能，尽量采用洁净程度高的粗集料。

参考文献

［1］ JTJE20—2011，公路工程沥青及沥青混合料试验规程［S］．北京：人民交通出版社，2011．

［2］ JTGF40—2004，公路沥青路面施工技术规范［S］．北京：人民交通出版社，2004．

［3］ JTGE42—2005，《公路工程集料试验规程》［S］．北京：人民交通出版社，2005．

［4］ 沈金安．沥青及沥青混合料路用性能［M］．北京：人民交通出版社，2001．

［5］ 高春妹．集料清洁度对沥青混合料水稳定性的影响研究［D］．长春：吉林大学．