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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礦粉必须干燥、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（%）
筛孔尺寸（mm）
混合料类型 16 13.2 9.5 6.7 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.015 0.075
PAC-10 100 100 95.0 — 35.0 15.0 10.0 6.5 5.0 4.0 2.5
PAC-6.7 100 100 100 92.5 36.5 13.0 11.0 9.0 7.5 5.5 3.5
PAC-4.75 100 100 100 100 95.0 27.5 17.0 7.0 6.0 5.0 4.0
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）
油石比（%） 视密度（g/cm3） 空隙率（%） 稳定度（kN） 流值（0.1mm）
4.5 2.098 22.0 5.76 3.04
5.0 2.141 19.7 5.14 2.86
5.5 2.165 18.1 5.59 2.67
6.0 2.128 18.9 4.76 3.01
6.5 2.149 17.4 5.53 3.73
表3 稳定度、流值结果（PAC-6.7）
油石比（%） 视密度（g/cm3） 空隙率（%） 稳定度（kN） 流值（0.1mm）
4.0 2.078 22.1 5.12 3.2
4.5 2.107 20.3 5.29 2.05
5.0 2.114 19.4 4.99 2.89
5.5 2.157 17.1 5.03 3.26
6.0 2.155 16.5 5.31 3.19
表4 稳定度、流值检测结果（PAC-4.75）
油石比（%） 视密度（g/cm3） 空隙率（%） 稳定度（kN） 流值（0.1mm）
4.0 2.076 21.8 5.02 3.19
4.5 2.101 20.2 6.10 3.03
5.0 2.125 18.6 5.67 3.08
5.5 2.126 17.9 6.22 4.74
6.0 2.140 16.7 6.20 3.28
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（%）
混合料类型
油石比（%） PAC-10 PAC-6.7 PAC-4.75
4.0 — 0.16 0.03
4.5 0.22 0.23 0.08
5.0 0.33 0.28 0.22
5.5 0.6 0.48 0.25
6.0 0.67 0.68 0.45
6.5 1.39 — —
表6 飞散损失（%）
混合料类型
油石比（%） PAC-10 PAC-6.7 PAC-4.75
4.0 — 15.70 9.62
4.5 13.46 11.69 6.79
5.0 8.88 9.42 4.77
5.5 7.40 4.74 4.23
6.0 6.21 5.25 1.95
6.5 3.45 — —
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。
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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礦粉必须干燥、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（%）
筛孔尺寸（mm）
混合料类型 16 13.2 9.5 6.7 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.015 0.075
PAC-10 100 100 95.0 — 35.0 15.0 10.0 6.5 5.0 4.0 2.5
PAC-6.7 100 100 100 92.5 36.5 13.0 11.0 9.0 7.5 5.5 3.5
PAC-4.75 100 100 100 100 95.0 27.5 17.0 7.0 6.0 5.0 4.0
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）
油石比（%） 视密度（g/cm3） 空隙率（%） 稳定度（kN） 流值（0.1mm）
4.5 2.098 22.0 5.76 3.04
5.0 2.141 19.7 5.14 2.86
5.5 2.165 18.1 5.59 2.67
6.0 2.128 18.9 4.76 3.01
6.5 2.149 17.4 5.53 3.73
表3 稳定度、流值结果（PAC-6.7）
油石比（%） 视密度（g/cm3） 空隙率（%） 稳定度（kN） 流值（0.1mm）
4.0 2.078 22.1 5.12 3.2
4.5 2.107 20.3 5.29 2.05
5.0 2.114 19.4 4.99 2.89
5.5 2.157 17.1 5.03 3.26
6.0 2.155 16.5 5.31 3.19
表4 稳定度、流值检测结果（PAC-4.75）
油石比（%） 视密度（g/cm3） 空隙率（%） 稳定度（kN） 流值（0.1mm）
4.0 2.076 21.8 5.02 3.19
4.5 2.101 20.2 6.10 3.03
5.0 2.125 18.6 5.67 3.08
5.5 2.126 17.9 6.22 4.74
6.0 2.140 16.7 6.20 3.28
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（%）
混合料类型
油石比（%） PAC-10 PAC-6.7 PAC-4.75
4.0 — 0.16 0.03
4.5 0.22 0.23 0.08
5.0 0.33 0.28 0.22
5.5 0.6 0.48 0.25
6.0 0.67 0.68 0.45
6.5 1.39 — —
表6 飞散损失（%）
混合料类型
油石比（%） PAC-10 PAC-6.7 PAC-4.75
4.0 — 15.70 9.62
4.5 13.46 11.69 6.79
5.0 8.88 9.42 4.77
5.5 7.40 4.74 4.23
6.0 6.21 5.25 1.95
6.5 3.45 — —
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。
下转第148页