朱辰 白龙 杨凯
天津市市政工程设计研究院 天津市 300051
摘要：目前国内外排水性沥青路面广泛运用PAC-13级配，但缺乏对于排水沥青路面的薄层罩面的研究。本文提出三种小粒径的级配形式，通过试验验证其路用性能并比较，以此得出较为合理地开级配罩面方案以供参考。
关键词：排水沥青路面；级配；薄层
引言
目前，国内外排水性沥青混合料的级配应用最为成熟的是PAC-13，这种级配排水性能好，路用性能稳定。然而，考虑到排水路面的预防性养护维修，以及一些非大修情况下的养护，因此对于排水路面来说有必要开展更小粒径排水性沥青混合料的研究。因为，通过减小粒径能够有效减小排水性沥青混合料的最小摊铺厚度，从而再节约工程造价的同时不影响排水性沥青路面的使用效果。
针对这一问题，本文结合以往工程经验，以及国内外研究成果，提出3种小粒径的PAC级配形式，并结合室内试验，对其不同的路用性能进行研究、比较，从而确定一种科学、合理的罩面级配形式。
1 罩面级配方案的确定
1.1原材料
1.1.1沥青
沥青材料是沥青混合料的重要组成部分，排水性沥青混合料由于其级配为开级配，级配中细料较少，为了确保排水性沥青混合料的稳定性，应该采用高粘度沥青作为其胶结料。
1.1.2集料
为了保证排水性材料的结构强度和表面纹理构造，本文选用玄武岩作为排水性沥青混合料的集料，
1.1.3填料
排水性沥青混合料填料的矿粉必须干燥、清洁，本研究采用石灰岩矿粉。
1.2级配
排水性沥青混合料是一种开级配的沥青混合料，其表面功能特性与空隙率有着密切的联系，在保证空隙率的同时，也要保证表面功能的优良特性，然而，其结构稳定性和耐久性却随着空隙率的增加而衰减。
根据相关的工程经验以及参考国内外的相关研究，确定3种不同公称最大粒径排水性沥青混合料的级配中值（PAC-10、PAC-6.7、PAC-4.75）。
表1 不同公称最大粒径混合料目标级配通过率（%）
1.3 最佳油石比确定
排水性沥青混合料最佳油石比的确定，不同于我国现行规范中的密集配所采用的方法，排水性沥青混合料在确定其油石比时需要由如下方法确定：
首先根据相关研究的计算式来确定最初的沥青用量，然后根据最初沥青用量、以±0.5%、±1%变化区间的沥青用量，进行马歇尔、飞散、析漏等试验；通过飞散试验确定沥青用量下限，通过析漏试验确定沥青用量上限，再综合考虑确定沥青的适合范围，并参照稳定度、流值试验的检测值来确定此方案的可行性，以此确定最佳沥青用量。
1.3.1最初沥青用量的确定
首先根据相关研究，估算集料的表面积为[23]：
集料表面裹覆面积＝0.41+0.41x+0.82y+1.64z+2.87a+6.14b+12.29c+32.77d（m2/kg）
其中：x、y、z、a、b、c、d分别表示4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm和0.075mm筛孔的通过率。
通过计算式：集料表面裹覆面积×沥青膜厚度得到初始的沥青用量
基于表1中的级配结果，按照上式计算得到三种不同级配的预估沥青用量分别为4.5%、4.8%，5.0%，为了统一试验，选用4.0%，4.5%、5.0%、5.5%，6.0%五种不同的油石比统一对这三种级配进行析漏、飞散及马歇尔稳定度等试验。
1.3.2马歇尔稳定度试验
马歇尔试验是一种常用确定密级配沥青混合料的最佳沥青用量，也是道路工程中多年经验总结的一种试验方法。但对于排水性沥青混合料来说，其级配在组成上与传统级配形式不同，因此马歇尔试验是工程经验法上的一种评价，本文中，稳定度及流值的结果将作为一种综合考虑的指标。由本文提出的三种级配的混合料试件稳定度、流值的检测值如下：
表2 稳定度、流值检测结果（PAC-10）
从马歇尔试验结果可知，若以20%空隙率为细粒式排水性沥青混合料的目标空隙率，则PAC-10油石比在5.1%附近较合适，PAC-6.7油石比在4.8%附近较合适，PAC-4.75油石比在4.6%附近较合适，可以作为最佳油石比的参考值。
1.3.3析漏试验、飞散试验
表5 析漏损失（%）
析漏试验和飞散试验是排水性沥青混合料设计中的关键试验。
析漏试验确定不发生沥青漏析的最大沥青用量指标，即上限。而飞散试验确定混合料试件不发生严重飞散的最小沥青用量，即下限。
在上下限之间的范围内，综合考虑马歇尔稳定度的结果，以此来确定最佳沥青用量。
可知三种无添加剂混合料飞散试验确定的最小沥青用量为4.3%±0.1%，析漏试验确定的最大沥青用量为5.2%±0.1%，对于这三种不同配合比的排水性沥青混合料，对其性能进行对比研究时最佳油石比均定为5.0%。
2 路用性能试验
本文针对以上提出的3种级配形式，对其水稳定性、高温稳定性、渗水性能以及抗滑性能进行了路用性能实验，并以此相互比较。
PAC-4.75，PAC-6.7，PAC-10的的相关路用试验结果如下：
表7 水稳定性试验结果
从表7中试验结果可知：本研究的几种排水性沥青混合料的水稳定性均能满足我国技术规范的要求。
考虑到首先，不同粒径级配的薄层罩面的厚度有所不同，将PAC-10成型30cm×30cm×3cm的车辙板试件，PAC-6.7和PAC-4.75沥青混合料成型为30cm×30cm×2cm的车辙板试件，在60℃条件下，以0.7Mpa压力的橡胶轮碾压1h，以最终产生的辙槽深度RD和动稳定度DS评价该种类型级配的高温稳定性。
表8 车辙试验结果
从表10的数据可以看出，细粒式的排水性沥青混合料具有良好的构造深度。
3 结论
1）本文提出的PAC-10、PAC-6.7、PAC-4.75三种排水沥青罩面层的最佳油石比为50%
2）对其路用性能的试验表明，PAC-10及PAC-6.7都表现除了较好的水稳定性、高温稳定性、抗车辙能力以及抗滑性能。
参考文献：
[1]朱辰.排水沥青路面长期使用性能跟踪观测及养护维修技术研究[D].东南大学硕士学位论文，2013
[2]马翔高速公路修复工程中多种类型沥青混合料性能对比研究[D] 南京：东南大学倪富健课题组，2005
作者简介：
朱辰（1989-），硕士，助理工程师，从事道路交通设计与研究工作。
论文作者:朱辰,白龙,杨凯
论文发表刊物:《基层建设》2015年13期供稿
论文发表时间:2015/12/23
标签：沥青论文; 水性论文; 用量论文; 油石论文; 粒径论文; 马歇尔论文; 性能论文; 《基层建设》2015年13期供稿论文;