沥青混凝土马歇尔试件稳定度问题研究

宋春艳

(双鸭山市公路事业发展中心，黑龙江 双鸭山 156533)

1 研究影响马歇尔试件稳定度的原因

1.1 原材料强度

(1)粗集料

在进行室内马歇尔试件稳定度试验中，粗集料本身的强度影响着整体沥青混合料稳定度的走向。根据规范要求：所选用的粗集料包括碎石、破碎碎石、钢渣等但必须保证原材料的表面洁净、干燥且粗糙。物理指标如表1。

当粗集料物理性能无法满足时，将造成马歇尔试件抗变形能力下降从而影响强度。

表1 物理指标表

(2)细集料

细集料中影响强度的主要物理性能指标为砂当量指标。根据规范要求，高速公路、一级公路中细集料砂当量不小于60%，当砂当量小于60%时，代表此批细集料粘性土或杂质较多，无法满足对马歇尔试件强度的要求。

(3)矿粉

在矿粉中消石灰的掺量决定了石料对沥青的抗剥落能力，使得沥青混合料整体强度有所提升。因此选择符合要求的矿粉，也是对马歇尔试件强度的间接控制。

1.2 沥青的选择

当前我省公路建设中沥青混凝土所用的沥青基本为两种：90#基质沥青和改性沥青。由于改性沥青自身粘结强度的原因，在原材料相同、沥青用量相同、拌和时间相同、拌和工艺相同的前提下，改性沥青所制的马歇尔试件强度普遍比90#基质沥青所制的高。因此选择适合当前施工工艺的沥青也是影响马歇尔稳定度的重要因素。

1.3 配合比的设计

(1)目标配合比

①在进行沥青混合料目标配合比设计时应参照美国Superpave的范围及限制区制定符合当前情况的配合比。对于原材料级配曲线应控制在黑龙江调整型级配曲线之内且尽量不穿过“三角区”。

②在进行目标配合比设计中应当让级配曲线趋于中值的位置，方便为后续的生产配合比调控提供条件。

③在确定最佳沥青用量时，其变量OAC应在试验中不断进行调整。沥青用量过高导致试件整体抗高温性和形变能力较差；沥青用量过低导致沥青饱和度不够，混合料内部空隙较大，影响整体质量。

(2)生产配合比

在进行基于目标配合比确定的生产配合比马歇尔试验中，根据拌合站产出的热料对配合比进行及时调整并以±0.3%或±0.5%的沥青含量进行马歇尔试验，通过对沥青用量的调整，寻找最佳沥青用量及最适合当前条件下的稳定度从而确定当前目标配合比能否投入生产。

1.4 拌和条件及制件手法

在上述条件全部相同的条件下，拌和条件和制件方法也会影响影响马歇尔强度。无论是室内试验还是拌合站的成品出料，沥青混合料拌和温度过高，极易导致沥青老化，对沥青与矿料的粘结性造成不可逆的影响。无法保证正常的粘结性，对试件整体强度造成的损失较大；拌和温度过低，导致沥青流动性不良，沥青饱和度低，沥青与矿料之间粘结性不佳，同样对强度有所损失。

制件过程中温度过低，击实遍数少，造成矿料间隙率过大，矿料与矿料之间空隙较大，在浸水马歇尔试验中试件中含水量高，抗形变能力减弱，会降低马歇尔试件强度。

2 研究结果

根据上述条件进行模拟试验。本次试验选择两种S1，S2石料，其物理性能如表2。

表2 物理性能表

根据当前S1、S2两种混合料进行配合比设计得出P1、P2两种配合比。

图1 P1、P2两种配合比注：P1配合比为科学标准的配合比；P2为经过“三角区”且超出黑龙江标准线的配合比

根据当前进行情况模拟，沥青采用改性沥青L1和90#基质沥青L2，在沥青用量确定为4.5%的条件下可能出现一下8种情况，即为S1，P1，L1;S1，P2，L1;S2，P1，L1;S2，P2，L1和S1，P1，L2;S1，P2，L2;S2，P1，L2;S2，P2，L2。对保证沥青种类、沥青用量、拌和条件和制件手法相同的条件下对四种情况进行马歇尔制件并进行强度试验，试验结果如表3，表4。

表3 试验结果

表4 试验结果

3 研究结果分析

根据模拟试验得出结论，沥青种类是马歇尔试件强度的先决条件，改性沥青整体强度效果强于基质沥青；同理科学合理的配合比和原材料同样决定了马歇尔试件强度。但是，在实际施工中，马歇尔强度不宜太高，可超过规范规定的100%即16 kN左右，如果强度过高，达到150%～200%时，对抗高温性有显著提高但抗低温性较差，易开裂；马歇尔试件强度过低，无法满足规范要求与实际需要，则不允许使用。在实际施工中应不断对各个变量进行调整，确定最佳的稳定度。