维普资讯 http://www.cqvip.com 第５期 北 方 交 通 ・４３・ 冻融循环对沥青混合料空隙率的影响 宋力和 （鞍山市公路工程质量监督站，鞍山１１４０００１） 摘要空隙率是沥青混合料的物理指标之一，其大小及分布对沥青混合科的路用性能 产生重大影响。因此研究冻融循环条件下沥青混合料空隙率的变化对寒冷地区沥青混合料的 设计具有重要意义。通过对不同级配的沥青混合料做冻融循环试验，分析了在冻融循环过程 中空隙率的变化规律及其影响因素。 关键词冻融循环沥青混合料空隙率 １．２．２试验方法 从上世纪九十年代以来，我国的高等级公路发 展迅速，目前高速公路占有量已居世界第二位。随 着高等级公路的建设与发展，对面层的沥青混合料 路用性能的要求也越来越高。大量的研究表明：沥 试件为标准马歇尔试件，按规范规定的击实方 法成型，两面各锤击７５次。试件经饱和后在水中做 冻融循环试验。试验中测定试件的空隙率，按规范 要求对空隙大吸水多的试件应用蜡封法测定密度， 但封蜡会影响冻融，因此本试验全部试件均用表干 法测密度，分别在０、５、１２、１６、２０、２５次冻融循环后 青混合料的空隙率直接影响着沥青混合料的路用性 能，例如沥青混合料的高温稳定性、低温稳定性、水 稳定性、耐久性等。而沥青混合料的空隙率在使用 的过程中，由于荷载及各种自然因素的影响是在不 断发生变化的，因此研究沥青混合料空隙率的变化 具有积极的意义。本文通过对九组不同级配的沥青 混合料在室内做冻融循环试验，总结了沥青混合料在 冻融循环作用下空隙率变化的规律，并分析了级配组 成等对沥青混合料空隙率变化的影响，对寒冷地区沥 重复测空隙率，共测了６次。以上测定均在１８￣Ｃ～ ２Ｏ℃饱水状态下进行。 表１混合料的级配组成 祭级醭塑ｌ６ｌ３－２９，５削４．靓舾分 ７５ ２．３６ １．１ｇ ０．６ｌ５０．０７５ ｋ 比 青混合料的设计提供理论根据并具有指导作用。 １试验简介 １．１原材料与配合比设计 １．１．１原材料 玄武岩碎石及石屑、河砂、石灰石矿粉、９０＃重交 通石油沥青。配制混合料时分级筛分，小于０． ７５ｍｍ全部用矿粉，０．０７５～４．７５ｍｍ用砂及石屑，０ 石屑与砂的比例为２：１，大于４．７５ｍｍ的用碎石。 １．１．２混合料级配设计 矿料的配合比是参照ｋ法设计的，考虑到混合 料应用于面层，因此最大粒径为１３．２～１６ｒａｍ。各 种混合料的级配组成如表１。 １．２试验方法 ２试验结果处理与分析 ２．１ 级配组成对沥青混合料空隙率的影响 ２．１．１级配１、２、３即ＡＣ一１３Ｖ（３）１～３的比较 粗骨料的含量是相同的，说明形成的骨架是相 同的，只是细料的分布不同，级配１细料在１．１８ｍｍ 以下，每档比较均匀，且矿粉含量高达７％，因此填 充密实，是典型的骨架密实结构；级配２、３细料在 ２．３６ｍｍ以下，但又有不同，级配２的细料多于级配 ３，因此空隙小。这说明了在相同骨架下，用细小颗 粒填充比用次级料填充空隙小、密实度大，即说明了 细料填充的重要性，也证实了间断级配的优越性。 １．２．１使用的仪器设备 冰柜：容积１６０Ｌ，最低温度可达一３５￣Ｃ（速冻）， 正常使用一２Ｏ℃～一２５℃；卡尺、天平、恒温水浴、试 件盒（直径１５０ｍｍ、高ｌＯＯｍｍ）等。 维普资讯 http://www.cqvip.com ・４４・ 北 方 交 通 ２Ｏｏ７ ２．１．２级配４、５即ＡＣ１３Ｖ（４）与ＡＣ１３Ｖ（５）的比 较 两组级配的粗骨料只相差２％，但粗骨料的组 成却不同，级配４第二级主骨料是第一级的２倍，因 此产生了干涉作用，骨架作用弱，而级配５正好相 反，第一级主骨料是第二级的２倍，骨架作用强，从 细料含量看，级配５的细料多于４，因而填充效果也 ＼ 瓣 殛 制 好于级配４，空隙率相差１．１％。 从以上分析可以看出，级配１—５属于ＡＣ１３Ｖ 型，但粗细骨料的含量不同，粒级分布不同，形成了 空隙率不同的混合料。１、２，３、５骨架作用较强，但３ 的细料含量最少，不足以填充骨架空隙，因此空隙率 最大，级配４骨架作用虽弱一些，但细料是逐级填充 的，满足了最大密实的各档料的比例，因而空隙率较 小。 ２．１．３ 级配６、７、８、９即ＡＫ１３Ａ一１、ＡＫｌ３Ａ一２、 ＡＫ１３Ｂ一１、ＡＫＩ培 ３Ｂ一２的比较 Ｍ ｍ ８ ６ ４ ２ Ｏ 均属于抗滑层级配。级配９粗骨料含量多达 ７０％，但有三级主骨料，第一级１５％，第二级３５％， 第三级２０％，这样的比例粒级互相干涉，形不成稳 定骨架，而细料和填料少不足以填充空隙，因而形成 的混合料空隙最大，级配６正好相反，空隙最小；７、８ 在６、９之间，７的粗骨料部分是下限，细骨料部分是 上限，８正好相反，两级配在４．７５ｒａｍ处交于６、９中 间，级配７有足够的粗骨料，形成了比较强的骨架， 而细料的填充亦比较充分，因而空隙比较小。 ２．２空隙率与冻融循环次数的关系 试验结果表明，沥青混合料的空隙率随冻融循 环次数的增加而增大，基本呈直线关系，为进行比 较，统一进行线性回归Ｙ＝ａ＋ｂｘ。各组试件的回归 系数如表２所示。图１（图中１即代表级配１，类推） 为回归直线图。从表２中可以看出，空隙率与冻融 循环次数具有很好的相关关系，除级配５以外，其余 的相关系数均大于０．８。 表２ Ｙ＝ａ＋ｂｘ系数表 一５ Ｏ ５ １Ｏ １５ ２Ｏ ２５ ３Ｏ 冻融循环次数 图１ 冻融循环次数与空隙率的关系曲线图 ２．３初始空隙率的影响 表３为各级配混合料的初始（即冻前）空隙率 与冻融循环２５次后的空隙率，根据表３作图２。 表３按初始空隙率排队表 按初始空除率捧序 １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ 级配编号 １ ５ ４ ２ ６ ３ ７ ８ ９ 初始空隙 ％ １．５１ １ ９８ ３．０９ ４．０６ ４．５１ ８．１６ ８．４７ １２．６１ １３．５６ 冻２５次后空犀ｃ ％ ２．８９ ２．７６ ４．３９ ５．６４ ５．９１ １０．４１ １０．３７ １４．７８ １５．６９ 空隙率上升／％ １．３８ ０ ７８ １．３ １．５８ １．４ ２．２５ １．９ ２．１７ ２．１３ ２．５ ２ １．５ 篓 －｛Ｈ Ｏ．５ Ｏ ０ ２ ４ ６ ８ １０ １２ １４ １６ 初始空隙率／％ 图２初始空隙率与空隙率的变化 从图２可以看出：初始空隙率的大小对冻融循 环后空隙率的变化具有重大影响，基本是随着初始 空隙率的增大，冻融循环后空隙率的变化也大，如果 将级配分类，则此规律更明显，只有级配１反常，可 能是由于其空隙率太小（仅１．５％）的缘故。 另外，随着初始空隙率的增大，Ｖ型级配的空隙 率变化速率比抗滑层级配的空隙率变化速率快，因 此，对Ｖ型级配更应该严格控制其空隙率。 ３结语 （１）不同级配的混合料空隙率不同，级配组成 是影响空隙率大小的主要因素。合理的级配产生明 显的骨架与填充作用，从而形成适当空隙率的混合 料。 （２）沥青混合料试件的空隙率随冻融循环次数 的增加而增大，对同一种级配而言，初始空隙率大的 试件经冻融循环后空隙率的增加亦多，这也反映了 维普资讯 http://www.cqvip.com 第５期 北 方 交 通 ・４５・ 浅析沥青路面的水损害及其防治 徐春雨 （鞍山市千山区公路段，鞍山王胜伟 １１４０１０） （盘锦市公路管理处，盘锦李平 １２３０００） １２４０１０） （阜新市公路管理处，阜新摘要分析了沥青路面水损害的机理、产生的原因及危害性。并提出了一些防治沥青 水损害 防治 路面水损害的技术措施。 关键词 沥青路面沥青混凝土路面由于具有优异的使用性能、良 １ 沥青路面水损害机理 沥青路面水损害破坏是指沥青路面在存在水的 好的行车舒适性、建设速度快、维修方便等优点，因 而在公路的建设中得到了非常广泛的应用。在我国 已通车的高速公路中，沥青路面占８０％以上。同时 我国国民经济的高速发展带来的交通量迅速增长、 车辆大型化、超载严重及交通渠化等现象使沥青路 面面临着严峻的考验。深入的研究沥青路面的设 条件下经受交通荷载和温度胀缩的反复作用，水分 逐步浸入到沥青与集料的界面上，沥青膜渐渐地从 集料表面剥落，并导致集料之间的粘结力丧失而发 生的路面破坏过程。水损害包括静水损害和动水损 害两个方面。 计、施工方法，提高其使用性能，已显得越来越重要。 其中沥青路面的水损害问题渐渐引起了各国道路研 究者的关注，以致形成了世界性的研究课题。我国 在这方面的研究较少，但随着沥青路面越来越多的 水损害常以两种形式出现：软化和剥落。软化 常以粘聚力的降低为特征，水能浸入沥青中而使沥 青粘附性减小，导致沥青混合料的强度、刚度降低。 剥落指的是在水分的作用下粘结力丧失导致沥青胶 结料和集料的分离。水能进入沥青薄膜和集料之 间，阻断沥青和集料互相粘结，由于集料表面对水比 路，１９９９，（６）２９—４１ 沙庆林．空隙率对沥青混凝土的重大影响［Ｊ］・国外公路， ｏ０ ，２１ 修建，水损害问题在一些公路上不断的发生，使得我 国对水损害的研究正逐步重视起来。 混合料的抵抗冻融循环的能力，即初始空隙率大的 混合料抵抗冻融循环的能力差。 （３）结论是在几组特殊级配沥青混合料的冻融 试验基础上得出的，实际上沥青混合料空隙率的变 化是非常复杂的，它不仅随冻融循环而变化，还受到 荷载、环境等其它因素的影响，因此对沥青混合料空 隙率的变化还需要进一步深入研究。 集粤青赫 １目 々＾Ｍ ３ ，隙率对沥青混合料性能的影响分析［Ｊ］长沙交通 ．学院学报２００５，２１（３）２５—３１ ４潘宝峰．沥青混合料空隙结构的研究［Ｄ］．大连：大连理工大学， １９９８ ５中华人民共和国交通部・公路沥青与沥青混合料试验规程Ⅲ０５ 一２０００［ｓ］・北京：人民交通出版社，１９９９ １沈金安．论压实沥青混合料的密度、空隙率与压实度问题［Ｊ］．公 Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ Ｆｒｅｅｚｅ——Ｔｈａｗ Ｃｙｃｌｅ ｏｎ Ｐｏｒｏｓｉｔｙ ｏｆ Ａｓｐｈａｌｔ Ｍｉｘｔｕｒｅ Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｐｏｒｏｓｉｔｙ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｉｎｄｅｘｅｓ ｏｆ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ．Ｉｔｓ ｓｉｚｅ ａｎｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｈａｖｅ ｇｒｅａｔ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｒｏａｄ ｕｓａｇｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｓｔｕｄｙｉｎｇ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ ＰＯ‘ ｏｓｉｒｔｙ ｉｎ ｆｒｅｅｚｅ—．ｔｈａｗ ｃｙｃｌｅ ｐｏｓｓｅｓｓｅｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔｎｔａ ｓｉｇｎｉｉｆｃａｎｃｅ ｔｏ ｄｅｓｉｎ ｏｆ ａｓｐｈａｇｌｔ ｍｉｘｕｒｅ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｌｄ ａｒｅａ・ Ｔｈｒｏｕ￣ｆｒｅｅｚｅ—ｔｈａｗ ｃｙｃｌｅ ｔｅｓｔ ｏｆ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｇｒａｄｉｎｇｓ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｎａａｌｙｅｓ ｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｌｔａｗｓ ｏｆ ｐｏｒｏｓｉ－ ｔｙ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｕｒｓｅ ｏｆｆｒｅｅｚｅ——ｔｈａｗ ｃｙｃｌｅ ａｎｄ ｉｔｓ ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ． Ｋｅｙ ＷＯｒｄｓ Ｆｒｅｅｚｅ—．ｔｈａｗ ｃｙｃｌｅ Ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ Ｐｏｒｏｓｉｔｙ
