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沥青混合料组成设计探讨

        沥青混合料组成是比较重要的问题,我们规范的混合料类型、从结构上可以看出其发展问题。
 
        我国先是采用AC,后两年采用AK,后面又采用SAC。AC用了以后,它的抗滑不够,比较光,高速公路抗滑达不到要求。AC从级配来讲,细料比较多,粗料比较少,所以最后造成混合料比较细,比较光容易冒油,也容易产生车辙。后面增加粗料,减少细料,所以就采用了AK抗滑面层。抗滑问题解决了,但是出现了孔隙率大,出现了早期的水损害,最早在河北一条高速公路上出现。当时在孔隙率这方面并没有太重视,当时只考虑粗、抗滑这方面去了,透水的问题也没有很注意。后来各个单位感觉到有问题了,又把粗料减少,细料增加,走中间路线。级配调整了,有的地方叫做AK1型或AK什么型等等,在前面加一些其他的符号,它不好把AK这个名字改掉,因为它改掉以后,审查有问题。所以在前面加一个符号,表示与AK的规范不同,级配不同。后来沙庆林沙院士就提出SAC,他还专门出了一本书。SAC针对AC、AK存在的问题:AC粗料少,AK粗料多,所以等于是粗料减少一点,细料增加一点,保证空隙率基本在我们要求的范围内,抗滑方面能够满足要求,构造深度也达到了要求,还有其它指标方面也合适,这样就提出了一个比较中性化的建议。
 
        从真正的混合料结构来讲,实际上AC是密实悬浮结构;到AK实际上我们是增加了骨架,但是孔隙多了,细料填得不够,没把孔隙填起来,AK是密实骨架孔隙结构,到SAC骨架密实结构,现在是骨架为主,细料的孔填起来,密实还有一个孔隙的要求,3-7%的要求。我们讲比较理想的是骨架间断密实结构。包括我们现在Superpave技术,实际上也是骨架密实结构。它主要靠纤维、沥青、矿粉即沥青马蹄脂,填充骨架嵌挤形成的孔隙。骨架嵌挤结构比较稳定,又不至于漏水,同时它比较粗糙,抗滑能力满足了。骨架嵌挤结构空隙多一点,光沥青还不行,还要靠纤维,把沥青矿粉稳定在那里,否则它要漏下来,不加纤维,性能就达不到要求,所以我们国家慢慢发展骨架嵌挤密实结构,当然这个是间断的不是连续的,使骨架组成的空隙大部分填充起来,又不至于透水,这是沥青混合料在我们国家发展的一个情况。当然这个结构要保证其结构稳定,除靠级配外,还要靠骨料的强度和沥青的粘度。骨料太软了,沥青太稀,结构就不稳定。
 
    Superpave技术是美国SHARP研究的一个成果,它是1993年发布的,1993正式发布以后,应该讲在世界各国引起了比较大的反响。Superpave我感到它有些情况可能还要进一步研究。Superpave实际上有三个水平,即按LEVEL1、LEVEL2、LEVEL3,现在我们用的是LEVEL1,LEVEL2、LEVEL3包括美国都还没有实际应用,还处于研究阶段。LEVEL1实际上是一个体积设计法,各个组成部分,矿料多少、沥青多少、矿粉多少,跟我们现在的设计基本上是一样的概念,它是体积组成的参数设计。它要设一种比较合理的混合料。Superpave提出了两个东西比较引人注意,一个是级配线上设定了几个控制点,几个控制点必须要通过。另外有一个禁区,级配曲线不能进到禁区里头去,进到禁区里头的话,混合料性能比较差,且有“驼峰”的性质。控制点和禁区,各国有不同的看法,另外走禁区的下面还是上面,这也是一个问题,有的认为走下面好,有的认为走上面好,所以对禁区的问题,现在还有争论。至少他们提出了这个问题,后来他们在足尺试验中也发现了一些问题。另外一点,混合料试件成型采用“旋转压实”法,与轮胎软化作用接近。
 
    Superpave混合料的检验指标与马歇尔也不一样, Superpave以路用性能指标确定沥青用料,即用疲劳开裂,车辙、低温抗裂来控制。另外还有一个叫做水敏感性实验,这个实验规定它的孔隙率为7%,因为他们作了很多的调查,压路机压过以后,大部分在7%左右。这与现有马歇尔试验法不一样的。
 
现在我们用的Superpave有一个限制,LEVEL1交通量限制在1800万次80kN标准轴载。我跟沙庆林院士讨论过这个问题。Superpave的设计要适应轻交通的情况,如果是重交通,要做LEVEL2、LEVEL3的检验。我们国家从交通情况来讲,一般要超过它的这个规定,这是存在的问题。用于LEVEL2、LEVEL3的设备,我们引进了些,江苏交科院等也买了一部分设备,但未开展广泛的工作。国内有些单位可能没有很好的注意这个问题,直接将Superpave设计用在高速公路,设计的路面出现了一些问题。现在还有一个问题,就是用马歇尔实验法进行Superpave的设计,山东做了比较系统的工作,他们认为可以。但是这个方面的问题,我们认为还要做一些更深入研究。
 

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