多碎石瀝青混凝土SAC
本文簡(jiǎn)要介紹了多碎石瀝青SAC—16的產(chǎn)生背景、組成原理和發(fā)展概況，著重
介紹了它在滬寧高速公路江蘇段的應(yīng)用概況和取得的顯著技術(shù)效益它的空氣率為3.7%
～5.0%，表面構(gòu)造深度平均0.69～0.92mm，達(dá)到既密實(shí)、表面構(gòu)造深度又大的目的。
......
高級(jí)道路上的瀝青面層通常分兩層或三層，分兩層時(shí)可分別稱(chēng)表面層和底面層；
分三層時(shí)可分別稱(chēng)表面層、中面層和底面層。
除承載能力外，半剛性路面的行駛質(zhì)量或使用性能主要取決于瀝青面層。要求瀝
青面層裂縫少，轍槽輕、平整、抗滑性能好和經(jīng)久耐用。瀝青面層能否達(dá)到這些使用
要求，與所用瀝青、瀝青混合料的類(lèi)型和性質(zhì)、以及瀝青面層的厚度(轍槽)有密切關(guān)
系。本文僅介紹滬寧高速公路表面層所用多碎石瀝青混凝土。
1 表面層的功能要求
表面層直接遭受大氣因素和行車(chē)荷載的作用。瀝青路面的表面特性，如摩擦系數(shù)
和表面構(gòu)造深度是由表面層提供的。表面層還應(yīng)該有優(yōu)秀的溫度穩(wěn)定性，高溫時(shí)不易
變軟或具有好的高溫穩(wěn)定性，低溫時(shí)具有良好的抗裂性能和抗溫度疲勞裂縫的能力。
表面層還應(yīng)該具有不透水性，防止自由水由表面透入路面結(jié)構(gòu)層和防止自由水較長(zhǎng)時(shí)
間停滯在表面層內(nèi)，以保持路面的耐久性。
由于上述對(duì)表面層的功能要求，需要采用優(yōu)質(zhì)瀝青和磨光值高、耐磨耗及抗壓碎
能力強(qiáng)的形狀好(接近立方體、扁平顆粒少)的碎石做表面層。
除石料要求外，顯然中粒式瀝青混凝土的構(gòu)造深度優(yōu)于細(xì)粒式瀝青混凝土。在冰
凍地區(qū)，不宜采用孔隙率較大的半開(kāi)級(jí)配混合料(空氣率6%～15%)，以避免表面水在
孔隙中反復(fù)冰融造成的有害作用，在非冰凍地區(qū)，也不宜采用孔隙率較大的半開(kāi)級(jí)配
混合料，以免自由水較長(zhǎng)時(shí)間停滯在表面層的孔隙中可能引起的瀝青剝落現(xiàn)象和夏季
可能加劇轍槽或推擠等損壞現(xiàn)象。
就瀝青混凝土的熱穩(wěn)性，即抗車(chē)轍能力而言，中粒式瀝青混凝土優(yōu)于細(xì)粒式瀝青
混凝土。
此外，密實(shí)式瀝青混凝土的抗裂性和耐久性都優(yōu)于半開(kāi)級(jí)配瀝青混凝土。
2 多碎石瀝青混凝土的背景
80年代中我國(guó)開(kāi)始建設(shè)高速公路。有的高速公路采用GBJ92—86中的LH—20Ⅰ型
密級(jí)配瀝青混凝土做表面層。Ⅰ型瀝青混凝土的空氣率小，只有3%～6%，因此其透水
性小。透水性小和耐久性好是Ⅰ型瀝青混凝土的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)踐證明，此表面層的摩擦系
數(shù)能達(dá)到要求，但表面構(gòu)造深度遠(yuǎn)達(dá)不到要求，只有0.3mm左右。因此，表面構(gòu)造深
度達(dá)不到要求是Ⅰ型瀝青混凝土的明顯缺點(diǎn)。
?、蛐蜑r青混凝土的碎石含量大，按級(jí)配范圍的中值達(dá)60%，但其中細(xì)料和填料的
含量少，因此混合料的空氣率大，常在6%～10%之間。應(yīng)該說(shuō)Ⅰ型瀝青混凝土與Ⅱ型
瀝青混凝土的主要差別就在于空氣率，前者空氣率小，后者空氣率大。Ⅱ型瀝青混凝
土的空氣率大透水性也就大。透水性大和耐久性差是Ⅱ型瀝青混凝土的突出缺點(diǎn)。Ⅱ
型瀝青混凝土的優(yōu)點(diǎn)是表面構(gòu)造深度深，能達(dá)到規(guī)定要求，而且抗形變能力較強(qiáng)。
有的高速公路采用GBJ92—86中的LH—20Ⅱ型半開(kāi)級(jí)配瀝青混凝土做表面層，以
圖解決面層表面有較好的構(gòu)造深度。用LH—20Ⅱ型做表面層，雖然其摩擦系數(shù)和表面
構(gòu)造深度能達(dá)到要求，但其空氣率大會(huì)帶來(lái)一些弊病。Ⅱ型瀝青混凝土在壓實(shí)度100%
時(shí)的空氣率為6%～10%，施工時(shí)的壓實(shí)度只要求96%，因此竣工后和開(kāi)放交通初期瀝青
混凝土的實(shí)際空氣率將是9.8%～13.6%?？諝饴蔬@樣大的表面層透水性過(guò)大。
如果瀝青面層下層或中、下層也是采用空氣率較大的Ⅱ型瀝青混凝土甚至瀝青碎
石，雨水將容易透過(guò)瀝青面層滯留在半剛性基層的表面和滯留在瀝青混合料內(nèi)部。停
留在基層表面的自由水容易沖刷基層表層的細(xì)料并導(dǎo)致唧漿現(xiàn)象，使面層與基層脫
開(kāi)，面層表面產(chǎn)生網(wǎng)裂和沉陷形變，甚至發(fā)展成局部坑洞。存留在面層瀝青混凝土中
的水在夏季行車(chē)作用下容易促使瀝青剝落甚至產(chǎn)生松散現(xiàn)象，使面層混凝土穩(wěn)定性較
大降低并形成較嚴(yán)重的轍槽。在冰凍地區(qū)的冬季，存留在面層瀝青混凝土中的水使瀝
青混凝土在泡水的情況下反復(fù)凍融將嚴(yán)重影響瀝青混凝土的強(qiáng)度和縮短其抗疲勞壽
命。
在Ⅱ型瀝青混凝土表面層下設(shè)置透水性小的Ⅰ型密級(jí)配瀝青混凝土，雖然可以基
本阻止雨水下滲到基層頂面，但仍然會(huì)滯留在表面層瀝青混凝土中，并促使表面層產(chǎn)
生上述的損壞現(xiàn)象。
為減少表面層Ⅱ型瀝青混凝土的空氣率而增大瀝青用量顯然也是不合適的，它將
降低瀝青混凝土的穩(wěn)定性，容易導(dǎo)致較嚴(yán)重的轍槽。
?、蛐蜑r青混凝土的空氣率大，空氣容易進(jìn)入，面層中的瀝青就容易氧化和老化，
它將影響瀝青面層的耐久性。
因此，如表面層采用空氣率較大的Ⅱ型瀝青混凝土將影響面層的使用性能和使用
壽命(要求其使用壽命能達(dá)15年左右)，表面層不適宜采用Ⅱ型瀝青混凝土。
為了解決高速公路瀝青表面層的抗滑性能好，特別是構(gòu)造深度滿(mǎn)足要求，又透水
性小這一技術(shù)問(wèn)題，1988～1990年75—24—01—01專(zhuān)題在京深高速公路正定試驗(yàn)路、
定州實(shí)體工程、西安試驗(yàn)路及西臨高速公路實(shí)體工程都采用了多碎石瀝青混凝土做表
面層。
3 多碎石瀝青混凝土的組成原理
GBJ92—86中中粒式瀝青混凝土Ⅰ型和Ⅱ型的礦料級(jí)配范圍摘錄在表1中。
GBJ92—86中粒式瀝青混凝土的級(jí)配范圍表1
| 類(lèi)型 | 通過(guò)下列圓篩孔(mm)質(zhì)量百分率 | ||||||||||
| 25 | 20 | 10 | 5 | 2.5 | 1.2 | 0.6 | 0.3 | 0.15 | 0.075 | ||
| LH-25 | Ⅰ | 95～100 | 70～80 | 50～65 | 35～50 | 25～40 | 18～30 | 13～21 | 8～15 | 4～9 | |
| Ⅱ | 95～100 | 50～70 | 30～50 | 20～35 | 13～25 | 9～18 | 6～13 | 4～8 | 3～7 | ||
| LH-20 | Ⅰ | 95 ～ 100 |
70～80 | 50～65 | 35～50 | 25～40 | 18～30 | 13～21 | 8～15 | 4～9 | |
| Ⅱ | 95 ～ 100 |
50～70 | 30～50 | 20～35 | 13～25 | 9～18 | 6～13 | 4～8 | 3～7 | ||
由于瀝青表面層多數(shù)采用4cm厚，有的高速公路為減少表面層用價(jià)格明顯高的碎
石用量，也采用3cm厚，因此常采用LH—20瀝青混凝土。從表1可以看到，LH—25和
LH—20兩種礦料級(jí)配10mm以下各個(gè)篩孔的通過(guò)量都是一樣的，僅標(biāo)稱(chēng)最大粒徑一是
25mm，另一是20mm。
?、蛐蜑r青混凝土5mm以上碎石含量多，其范圍為50%～70%，中值60%，因此它具有
較好的表面構(gòu)造深度，Ⅰ型瀝青混凝土細(xì)料顆粒含量多，因此它具有較小的空氣率和
透水性小。如果將兩者顆粒組成的特點(diǎn)結(jié)合在一起形成一種新礦料級(jí)配，就有可能使
瀝青混凝土表面層的構(gòu)造深度較深，空氣率和透水性較小。根據(jù)這一設(shè)想，筆者組成
了新的中粒式瀝青混凝土的級(jí)配范圍，見(jiàn)表2。
多碎石瀝青混凝土的原級(jí)配范圍表2
| 圓篩孔尺寸 | 20 | 10 | 5 | 2.5 | 1.2 | 0.6 | 0.3 | 0.15 | 0.075 |
| 通過(guò)質(zhì)量(%) | 95～100 | 55～70 | 35～47 | 22～33 | 13～25 | 10～20 | 8～16 | 5～13 | 4～9 |
由表2可以看到，此礦料級(jí)配中2.5mm以上粗集料的含量為67%～78%，中值為
72.5%。由于用此級(jí)配組成的瀝青混凝土中，粗碎石形成骨架，瀝青砂膠填充空隙并
將碎石骨架結(jié)合在一起，它不同于傳統(tǒng)的密級(jí)配瀝青混凝土，因此取名為多碎石瀝青
混凝土。
上述試驗(yàn)路和實(shí)體工程表明，面層表面的構(gòu)造深度都在0.5mm左右，其構(gòu)造深度
明顯大于LH—20Ⅰ型瀝青混凝土。多碎石瀝青混合料的馬歇爾試驗(yàn)表明，其空氣率常
在5%左右，符合密級(jí)配瀝青混凝土的要求。用相同的瀝青制成LH—20Ⅰ型密級(jí)配瀝青
混凝土(其中5mm以上的碎石含量42.5%)試件和最大粒徑相同的多碎石瀝青混凝土(其
中5mm以上碎石含量59%)試件，分別在50℃溫度下進(jìn)行了單軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)，試驗(yàn)結(jié)
果表示在圖1上。圖1上的兩根曲線表明，多碎石瀝青混凝土(SLH—20)的壓縮應(yīng)變明
顯小于密級(jí)配LH—20Ⅰ 圖1兩種瀝青混凝土的單軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)結(jié)果型瀝青混凝土。
圖１
室內(nèi)外的實(shí)踐證明，多碎石瀝青混凝土的使用性能達(dá)到了預(yù)定目的，它既能提供
要求的表面構(gòu)造深度，又能如Ⅰ型密級(jí)配瀝青混凝土那樣具有較小的空氣率和較小的
透水性，同時(shí)又具有較好的抗形變能力?？梢哉f(shuō)，多碎石瀝青混凝土既具有Ⅰ型瀝青
混凝土的優(yōu)點(diǎn)，又具有Ⅱ型瀝青混凝土的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)它又避免了兩者各自的缺點(diǎn)。
4 多碎石瀝青混凝土在滬寧高速公路的使用效果
七·五期間多碎石瀝青混凝土試驗(yàn)成功后，八·五期間在海南東線高速公路一期工
程、濟(jì)青高速公路、青島—黃島高速公路以及石太高速公路河北段得到推廣應(yīng)用。
根據(jù)上述高速公路的使用經(jīng)驗(yàn)，1996年滬寧高速公路江蘇段約248km的表面層厚
4cm，全部采用多碎石瀝青混凝土SAC—16做表面層。采用的礦料級(jí)配范圍列在表3
中。
滬寧高速公路江蘇段用多碎石瀝青混凝土的礦料級(jí)配范圍 表3
| 混合料 類(lèi)型 |
通過(guò)下列方篩孔(mm)的質(zhì)量百分率 | ||||||||||
| 19 | 16 | 13.2 | 9.5 | 4.75 | 2.36 | 1.18 | 0.60 | 0.30 | 0.15 | 0.075 | |
| SAC 16 | 100 | 90 ～ 100 |
70～90 | 50～70 | 30～50 | 22～37 | 16～28 | 12～23 | 8～18 | 6～13 | 4～8 |
4.1 室內(nèi)試驗(yàn)
表面層采用不同產(chǎn)地的玄武巖碎石，細(xì)集料中加7%天然砂，有部分施工單位全部
采用碎細(xì)集料。
玄武巖碎石(含不同粒級(jí)和不同產(chǎn)地)的視密度變化在2.950～2.970g/cm3之間，
毛體積密度變化在2.869～2.887g/cm3之間。天然砂的視密度為2.680g/cm3(未做毛體
積密度)。礦粉的視密度為2.716g/cm3。碎石吸水率為0.7%～3.0%。
沿線8個(gè)合同段按表3中SAC—16做的混合料配合比設(shè)計(jì)基本代表了全線的情況。
這8個(gè)合同段各有自己的設(shè)計(jì)級(jí)配曲線，現(xiàn)將他們的設(shè)計(jì)級(jí)配曲線各個(gè)篩孔通過(guò)量的
最大值與最小值列在表4中。
8個(gè)合同段所用SAC—16級(jí)配曲線之間的最大差異表4
| 通過(guò)下列方篩孔(mm)的質(zhì)量百分率 | ||||||||||
| 19 | 16 | 13.2 | 9.5 | 4.75 | 2.36 | 1.18 | 0.6 | 0.3 | 0.15 | 0.075 |
| 99.7 ～ 100 |
91.1 ～ 95.1 |
77.2 ～ 80.7 |
59.5 ～ 64.3 |
37.9 ～ 43.6 |
26.5 ～ 31.9 |
19.1 ～ 22.2 |
12.0 ～ 18.1 |
9.6 ～ 14.3 |
7.7 ～ 8.9 |
5.5 ～ 6.5 |
各個(gè)標(biāo)段瀝青混合料設(shè)計(jì)結(jié)果所定瀝青用量和礦粉與瀝青用量之比以及在選定瀝
青用量時(shí)瀝青混合料的各個(gè)主要技術(shù)指標(biāo)都列入表5中(表中僅列最小值到最大值的范
圍)。
SAC—16混合料設(shè)計(jì)結(jié)果表5
| 瀝青含量 (油石比) |
礦粉 瀝青 |
穩(wěn)定度 (kN) |
流值 (0.1mm) |
空氣率 (%) |
飽和度 (%) |
殘留穩(wěn)定度 (%) |
| 4.7～4.9 | 1.21～1.36 | 9.4～11.8 | 27～34 | 3.6～4.6 | 70.4～74.9 | 79.6～94.0 |
4.2 室內(nèi)檢驗(yàn)結(jié)果
某合同段細(xì)集料堆放在倉(cāng)庫(kù)內(nèi)，不受雨淋，因此施工過(guò)程中礦料的級(jí)配組成控制
得較好。表6所列為該合同段在23d期間17d施工過(guò)程中取混合料樣品進(jìn)行23次(其中有
11次為兩次試驗(yàn)的平均值)抽提和篩分試驗(yàn)的結(jié)果。表中0.3mm以下3個(gè)篩孔的通過(guò)量
的偏差系數(shù)較大是由礦粉受潮引起。表7為取混合料進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)的結(jié)果。
從表6的篩分結(jié)果可以看到，檢驗(yàn)的平均結(jié)果與生產(chǎn)配合比確定的設(shè)計(jì)級(jí)配曲線
很接近，各個(gè)篩孔的通過(guò)量與設(shè)計(jì)級(jí)配曲線的偏差都在規(guī)范允許的誤差范圍內(nèi)，同時(shí)
也都位于SAC—16的級(jí)配范圍內(nèi)。瀝青用量(油石比)變化在4.70%～4.82%之間，平均
4.77%(略低于設(shè)計(jì)用量4.80%)，偏差系數(shù)CV=0.71%。這些都說(shuō)明，該合同段的質(zhì)量控
制較好。
SAC—16抽提和篩分試驗(yàn)結(jié)果(23次)表6
| 方篩孔尺寸 (mm) |
標(biāo)準(zhǔn)級(jí)配 范圍 |
設(shè)計(jì)級(jí)配 曲線 |
范圍 (%) |
平均值 (%) |
標(biāo)準(zhǔn)差 (%) |
偏差系數(shù) (%) |
| 19 | 100 | 100 | 100～100 | 100 | 0 | 0 |
| 16 | 90～100 | 93.0 | 86.0～96.8 | 94.3 | 2.42 | 2.6 |
| 13.2 | 70～90 | 80.1 | 74.5～87.2 | 82.6 | 2.87 | 3.5 |
| 9.5 | 50～70 | 60.4 | 58.7～67.2 | 62.9 | 2.45 | 3.9 |
| 4.75 | 30～50 | 42.6 | 39.7～46.8 | 431 | 2.04 | 4.7 |
| 2.36 | 22～37 | 31.6 | 27.7～35.1 | 32.2 | 1.68 | 5.2 |
| 1.18 | 16～28 | 22.6 | 18.3～26.2 | 23.7 | 1.79 | 7.6 |
| 0.6 | 12～23 | 17.9 | 14.8～21.5 | 19.5 | 1.59 | 8.2 |
| 0.3 | 8～16 | 11.5 | 9.7～15.1 | 13.5 | 1.40 | 10.4 |
| 0.15 | 6～13 | 8.0 | 6.1～9.4 | 8.3 | 0.88 | 10.6 |
| 0.075 | 4～8 | 5.7 | 4.2～6.6 | 5.7 | 0.61 | 10.7 |
| 瀝青(%) | 4.8 | 4.70～4.82 | 4.77 | 0.034 | 0.71 |
SAC—16馬歇爾試驗(yàn)檢驗(yàn)結(jié)果(共17組)表7
| 統(tǒng)計(jì)特性 | 穩(wěn)定度(kN) | 流值(0.1mm) | 密度(g/cm3) | 空氣率(%) | 飽和度(%) |
| 范圍 | 7.6～9.6 | 32～43 | 2.521～2.546 | 3.7～5.0 | 69～76 |
| 平均值 | 9.0 | 38 | 2.583 | 4.1 | 74.4 |
| 標(biāo)準(zhǔn)差 | 0.55 | 3.1 | 0.006 | 0.30 | 1.62 |
| 偏差系數(shù)(%) | 6.1 | 8.3 | 0.23 | 7.3 | 2.2 |
從另一標(biāo)段在5月、6月和7月生產(chǎn)SAC—16瀝青混凝土期間進(jìn)行的檢驗(yàn)結(jié)果可以看
到，隨礦料中細(xì)集料增加，瀝青混合料的空氣率減小，密度增加；此外，對(duì)材料進(jìn)行
認(rèn)真管理和根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果及時(shí)調(diào)整熱料倉(cāng)的配合比，可以減小礦料之間的變化程度。
4.3 表面性能檢測(cè)結(jié)果
與瀝青混合料礦料級(jí)配組成和瀝青用量有關(guān)的表面性能主要有表面構(gòu)造深度(砂
補(bǔ)試驗(yàn))和摩擦系數(shù)。
4.3.1 表面構(gòu)造深度
表面層施工結(jié)束后，用砂補(bǔ)試驗(yàn)法測(cè)量表面構(gòu)造深度，每200延m(中央分隔帶一
側(cè))為一個(gè)斷面，每個(gè)斷面測(cè)左、中、右三個(gè)點(diǎn)，取三點(diǎn)的平均值作為該斷面表面構(gòu)
造深度的代表值。分段檢測(cè)的部分結(jié)果列在表8中。由表8可以看到，表面層的表面構(gòu)
造深度全部大于0.70mm，最大的達(dá)1.06mm。分段的平均值變化在0.84mm～0.92mm之
間。
另一些標(biāo)段測(cè)量的表面構(gòu)造深度列在表9中。
表面構(gòu)造深度檢測(cè)結(jié)果表8
| 段號(hào) | 檢測(cè)斷面數(shù) | 統(tǒng)計(jì)特性 | |||
| 范圍(mm) | 平均值(mm) | 標(biāo)準(zhǔn)差(mm) | 偏差系數(shù)(%) | ||
| 1 | 25 | 0.70～0.98 | 0.84 | 0.09 | 10.8 |
| 2 | 28 | 0.85～0.98 | 0.90 | 0.03 | 3.3 |
| 3 | 23 | 0.73～1.00 | 0.85 | 0.07 | 8.0 |
| 4 | 25 | 0.72～0.98 | 0.91 | 0.06 | 6.4 |
| 5 | 31 | 0.81～1.06 | 0.92 | 0.06 | 6.3 |
| 6 | 31 | 0.84～0.95 | 0.90 | 0.03 | 3.7 |
| 7 | 25 | 0.77～1.00 | 0.89 | 0.06 | 6.8 |
| 8 | 27 | 0.80～1.04 | 0.90 | 0.06 | 6.4 |
表面構(gòu)造深度檢測(cè)結(jié)果表9
| 標(biāo)段 | 檢測(cè)斷面數(shù) | 統(tǒng)件特性 | |||
| 范圍(mm) | 平均值(mm) | 標(biāo)準(zhǔn)差(mm) | 偏差系數(shù)(%) | ||
| 1 | 20 | 0.65～0.76 | 0.69 | 0.032 | 4.7 |
| 21 | 0.65～0.79 | 0.70 | 0.046 | 6.5 | |
| 2 | 37 | 0.61～0.80 | 0.69 | 0.097 | 14.1 |
| 3 | 30 | 0.60～0.91 | 0.74 | 0.077 | 10.4 |
| 4 | 30 | 0.65～0.80 | 0.70 | 0.037 | 5.2 |
| 5 | 64 | 0.65～0.80 | 0.70 | 0.038 | 5.5 |
因此，滬寧高速公路的實(shí)踐證明，多碎石瀝青混凝土的表面層構(gòu)造深度完全達(dá)到
對(duì)高速公路瀝青路面表面構(gòu)造深度的要求。
4.3.2 摩擦系數(shù)
由于瀝青面層分段竣工后尚未正式開(kāi)放交通，面層表面的碎石仍被瀝青膜裹覆，
因此所測(cè)得的摩擦系數(shù)尚不能代表面層的真正摩擦系數(shù)。用擺式儀測(cè)定摩擦系數(shù)，每
200延m一個(gè)斷面，每個(gè)斷面測(cè)左、中、右三個(gè)點(diǎn)的平均值作為該斷面的代表值。檢測(cè)
結(jié)果表示在表10中。表中的數(shù)值已校正成相當(dāng)于英國(guó)擺式儀測(cè)得的值。
表面摩擦系數(shù)檢測(cè)結(jié)果表10
| 段號(hào) | 檢測(cè)斷面數(shù) | 統(tǒng)計(jì)特性 | |||
| 范圍 | 平均值 | 標(biāo)準(zhǔn)差 | 偏差系數(shù)(%) | ||
| 1 | 25 | 56～65 | 62 | 2.3 | 3.7 |
| 2 | 23 | 54～65 | 59 | 3.6 | 6.2 |
| 3 | 28 | 57～61 | 59 | 1.0 | 1.7 |
| 4 | 25 | 54～62 | 58 | 2.3 | 3.9 |
| 5 | 25 | 47～56 | 51 | 2.3 | 4.5 |
| 6 | 27 | 49～61 | 53 | 2.7 | 5.1 |
| 7 | 31 | 48～55 | 51 | 1.8 | 3.6 |
| 8 | 31 | 48～57 | 53 | 2.3 | 4.4 |
5 多碎石瀝青混凝土SAC—16與AK—16的比較
前面已介紹SAC—16先后在多條高速公路上的應(yīng)用情況，實(shí)際應(yīng)用里程已超過(guò)
600km，而AK—16未見(jiàn)正式報(bào)導(dǎo)曾在高速公路上的應(yīng)用情況，AK—13除“七五”期
間在滬嘉高速公路上鋪過(guò)試驗(yàn)路外，也未見(jiàn)正式報(bào)導(dǎo)在其它高速公路上的應(yīng)用情況。
雖然滬嘉高速公路正式開(kāi)放交通至今已逾8年，但未見(jiàn)試驗(yàn)路在“七五”課題結(jié)束
后的實(shí)際使用情況，特別是表面構(gòu)造深度和摩擦系數(shù)等表面特性的后續(xù)報(bào)導(dǎo)，所以只
能就該試驗(yàn)路的初期表面特性作一比較。
5.1 礦料級(jí)配范圍的比較
SAC—16與AK—16的礦料級(jí)配范圍同列在表11中，以便于比較。表中同時(shí)列有
AK—13的級(jí)配。
SAC—16與AK—16礦料級(jí)配范圍的比較表11
| 名稱(chēng) | 通過(guò)下列篩孔(mm)的質(zhì)量百分率 | ||||||||||
| 19.0 | 16.0 | 13.2 | 9.50 | 4.75 | 2.36 | 1.18 | 0.600 | 0.300 | 0.150 | 0.075 | |
| SAC—16 AK—16 AK—13A AK—13B |
100 100 |
90～100 90～100 100 100 |
70～90 60～82 90～100 85～100 |
50～70 45～70 60～80 50～70 |
30～50 25～45 30～53 18～40 |
22～37 15～35 20～40 10～30 |
16～28 10～25 15～30 8～22 |
12～23 8～18 10～23 5～15 |
8～18 6～13 7～18 3～12 |
6～13 4～10 5～12 3～9 |
4～8 3～7 4～8 2～6 |
因?yàn)锳K—13的實(shí)際試驗(yàn)是滬嘉高速公路上3km試驗(yàn)路，所以將滬嘉高速公路試驗(yàn)
路實(shí)際采用的兩種級(jí)配組成換算為相應(yīng)的方孔篩通過(guò)量列在表12中。
滬嘉高速公路試驗(yàn)路段抗滑表層礦料級(jí)配表12
| 編號(hào) | 路段長(zhǎng) (m) |
通過(guò)下列篩孔(mm)的質(zhì)量百分率 | |||||||||
| 16.0 | 13.2 | 9.5 | 4.75 | 2.36 | 1.18 | 0.600 | 0.300 | 0.150 | 0.075 | ||
| 1 | 687 | 100 | 99 | 84 | 51 | 37 | 23.4 | 16.8 | 11.8 | 6.8 | 4.3 |
| 2 | 656 | 100 | 98 | 81 | 51 | 31 | 16.6 | 10.6 | 7.7 | 6.1 | 4.5 |
| 3 | 660 | 100 | 98 | 81 | 51 | 31 | 16.6 | 10.6 | 7.7 | 6.1 | 4.5 |
| 4 | 364 | 100 | 98 | 68 | 39 | 21 | 10.1 | 8.7 | 8.0 | 7.1 | 5.0 |
| 5 | 633 | 100 | 99.7 | 84 | 43 | 27 | 18.2 | 15.3 | 13.4 | 11.8 | 7.3 |
對(duì)比表11和表12的礦料級(jí)配，實(shí)際上4號(hào)試驗(yàn)段的礦料級(jí)配符合AK—13B的級(jí)配范
圍；1、2、3和5號(hào)試驗(yàn)段的礦料級(jí)配基本符合AK—13A的級(jí)配范圍。
現(xiàn)將SAC—16、AK—16、AK—13A和AK—13B的級(jí)配范圍中值列在表13中。
SAC—16與AK—16等級(jí)配范圍中值的比較表13
| 名稱(chēng) | 通過(guò)下列篩孔(mm)的質(zhì)量百分率 | ||||||||||
| 19.0 | 16.0 | 13.2 | 9.50 | 4.75 | 2.36 | 1.18 | 0.6 | 0.3 | 0.15 | 0.075 | |
| SAC—16 | 100 | 95 | 80 | 60 | 40 | 29.5 | 22 | 17.5 | 13 | 9.5 | 6 |
| AK—16 | 100 | 95 | 71 | 57.5 | 35 | 25 | 17.5 | 13 | 9.5 | 7.0 | 5 |
| AK—13A | 100 | 95 | 70 | 41.5 | 30 | 22.5 | 16.5 | 12.5 | 8.5 | 6 | |
| AK—13B | 100 | 97.5 | 60 | 29 | 20 | 15 | 10 | 7.5 | 6 | 4 | |
表13清楚地表明，AK—16礦料級(jí)配中4.75mm以上碎石含量大于SAC—16，而
2.36mm以下細(xì)料的含量又少于SAC—16，因此，AK—16瀝青混合料的空氣率將明顯大
于SAC—16，瀝青用量將少于SAC—16。其結(jié)果是面層的透水性大，抗疲勞能力較差和
耐久性較差。表13中AK—13A的4.75mm以下各篩孔的通過(guò)量卻與SAC—16的很接近。
5.2 滬嘉高速公路試驗(yàn)路抗滑表層瀝青混合料的試驗(yàn)結(jié)果
滬嘉高速公路5個(gè)試驗(yàn)段5種瀝青混合料的馬歇爾試驗(yàn)和抗滑性能檢測(cè)結(jié)果列在表
14中。
滬嘉高速公路試驗(yàn)段的試驗(yàn)結(jié)果表14
| 編號(hào) | 瀝青用量 (%) (油石比) |
穩(wěn)定度 (kN) |
流值 (0.1mm) |
空氣率 (%) |
摩擦系數(shù)(擺值) | 表面構(gòu)造深度(mm) | ||
| 初始值 | 第2個(gè)夏天 | 初始值 | 第2個(gè)夏天 | |||||
| 1 | 5.3 | 7.33 | 35 | 4.8 | 48 | 54 | 0.99 | 0.73 |
| 2 | 5.5 | 8.58 | 38.6 | 6.0 | 50 | 49 | 1.17 | 0.63 |
| 3 | 5.5 | 8.58 | 38.6 | 6.0 | 49 | 51 | 0.80 | 0.62 |
| 4 | 5.0 | 7.13 | 38.1 | 8.3 | 48 | 58 | 2.12 | 1.18 |
| 5 | 4.4 | 6.66 | 28 | 9.6 | 46 | 57 | 2.05 | 1.25 |
表14顯示，初始表面構(gòu)造深度超過(guò)1.0mm的三段到第二個(gè)夏天下降得最多，分別
下降46%～39%；而另二段僅下降26%和25%?？梢哉f(shuō)編號(hào)2、4、5三段表面構(gòu)造深度的
初始值是虛假的。由于混合料的空隙率(即空氣率)大，試驗(yàn)時(shí)砂進(jìn)入混合料內(nèi)部空隙
中，導(dǎo)致砂鋪的面積小，因此所得結(jié)果實(shí)際上是表面構(gòu)造深度和混合料內(nèi)部空隙之
和。開(kāi)放交通后，逐漸有塵土進(jìn)入混合料內(nèi)部空隙，所以第二個(gè)夏天試驗(yàn)時(shí)，表面構(gòu)
造深度明顯示減小了。可以預(yù)言，再過(guò)1～2個(gè)夏天還會(huì)由于內(nèi)部空隙全部堵塞而表面
構(gòu)造深度比其它段(1、2、3段)減小的程度大(第2段在第二個(gè)夏天已與礦料級(jí)配相同
的第3段相同)。因此，以增大空隙率來(lái)獲得高表面構(gòu)造深度僅是臨時(shí)的。作為瀝青混
合料來(lái)說(shuō)，與其事后被塵土堵塞空隙和變得空隙率小，不如開(kāi)始就正規(guī)做成空隙率小
但表面構(gòu)造深度完全達(dá)到要求的混合料。因?yàn)楹笳叩牧W(xué)性能和耐久性都優(yōu)于前者。
75-24-02-01專(zhuān)題曾對(duì)當(dāng)初《瀝青路面施工及驗(yàn)收規(guī)范》GBJ92—86中的中粒式密
級(jí)配瀝青混凝土和滬嘉高速公路所用兩種礦料級(jí)配抗滑表層做了輪轍試驗(yàn)，比較它們
的抗永久形變(或轍槽)能力。摘引其試驗(yàn)結(jié)果于表15中。
滬嘉高速公路瀝青混合料輪轍試驗(yàn)結(jié)果表15
| 瀝青混合料類(lèi)型 | 條件 | D0(mm) | Ds(次/mm) |
| 中粒式密級(jí)配瀝青混凝土 | 60℃ 不浸水 |
1.3 | 2175 |
| 中粒式半開(kāi)級(jí)配瀝青混凝土(1∶2)① | 1.5 | 1720 | |
| 中粒式半開(kāi)級(jí)配瀝青混凝土(1∶3)① | 2.2 | 1183 |
注：①表中(1∶2)和(1∶3)指粒徑0～5mm和5～25mm兩種石料的比例。
就空氣率而言，密級(jí)配瀝青混凝土(1∶2)半開(kāi)級(jí)配瀝青混凝土＜(1∶3)半開(kāi)級(jí)配
瀝青混凝土。所得動(dòng)穩(wěn)定度Ds正好相反，密級(jí)配最大，(1∶3)半開(kāi)級(jí)配最小。它說(shuō)
明，隨空氣率增大，瀝青混凝土的抗轍槽能力降低。前面已經(jīng)證明，多碎石瀝青混凝
土的抗永久形變能力優(yōu)于密級(jí)配瀝青混凝土，因此，更優(yōu)于半開(kāi)級(jí)配瀝青混凝土。
源自：中國(guó)混凝土網(wǎng)
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