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摘要：本文主要介绍对使用硅灰石粉、石灰石粉、重质碳酸钙和滑石粉四种不同种类的填料的沥青混合料，利用马歇尔试验方法进行了试验安排和性能评价，分析了不同种类的填料对沥青混合料的马歇尔试验结果的影响，从而最终确定填料与集料的最佳组合及其最佳油石比试图找到一种性能良好，经济合理的修补用沥青混合料，以指导高等级公路沥青路面的管理与维护工作，并为沥青路面养护技术的进一步研究提供参考。
关键词：非常规矿粉；沥青路面；马歇尔试验；公路管理与维护
Abstract: this paper mainly introduces the use of silicon ash lime stone, stone, calcium carbonate and talcum powder four different kinds of packing of asphalt mixture is, the use of Marshall test method for performance evaluation and test, this paper analyzes the different kinds of packing of asphalt mixture Marshall test of the outcome, thus finally sure packing and aggregate the best combination of the optimum proportion and trying to find a good performance, reasonable economy with the repair of asphalt mixture is, in order to guide of the asphalt pavement of high grade highway management and maintenance work, and for asphalt pavement maintenance technology provide a reference for further research.
Keywords: unconventional kuangfen; The asphalt pavement; Marshall test; Highway management and maintenance
中圖分类号：U416.217文献标识码：A文章编号：
我国的沥青路面技术，以工程建设实践为依托，在路面结构设计、材料组成设计、施工机械及工艺、建设管理模式等方面，依靠科研攻关，不断技术创新，沥青路面修筑质量得到了稳步的提高。但随着道路交通量和汽车载重量的急剧增加，部分沥青路面已接近或超过其设计累计交通量，致使道路虽未达到使用年限，出现了不同的病害，使用品质下降，早期病害主要表现为车辙、坑槽、推移拥包，龟裂松散等，科研人员试图通过各种途径来改善沥青路面的使用状况，以延长其使用寿命，提高路面的使用性能，通过严格控制超载，以减轻沥青路面结构的承受荷载；通过使用聚合物改性沥青或者用聚合物纤维改性沥青来改善沥青路面高温稳定性和承载能力；通过利用新型或功能性材料来改善沥青混凝土的性能等。此外，研究不同填料(区别于工程中普遍采用的石灰岩或岩浆岩矿粉)对沥青混凝土性能的影响，采用优质矿粉吸附沥青做填料，提高矿粉和沥青的胶浆度，从而提高沥青混合料的高、低温性能，从中找到最佳组合，减少沥青路面的早期病害，也是一种有效的技术途径。
与国外的标准相比，我国对矿粉的要求只有细度指标，缺乏对矿粉系统性的要求和检测指标，致使劣质矿粉被应用到高等级沥青路面，造成路面的早期损害，对矿粉要求也少，对矿粉在沥青混合料中的应用研究则更少，具体指标如下：
矿粉在沥青混合料中起到重要的作用，矿粉要适量，少了不足以形成足够的比表面积来吸附沥青，过多又会使胶泥成团，致使路面胶泥离析，同样造成不良后果。考虑到滑石粉、硅灰粉、重质碳酸钙矿粉和石灰石粉相比有以下优势：
(1)颗粒尺寸较小，化学活性高，表面能高，在催化、吸附等方面具有优越性；
(2)由于小尺寸效应，可提高沥青胶浆内聚粘接强度，改善沥青混凝土中各集料间的界面结构，提高沥青混凝土强度、抗渗性、抗水性能与耐久性。因此，非常规矿粉具有较好的工程应用前景。
本文以广东省部分高等级公路沥青路面施工配合比关键技术研究为依托，对滑石粉、硅灰粉、普通石灰石粉、重质碳酸钙矿粉四种不同种类的填料对沥青混合料性能的影响进行实验，旨在找到一种性能良好、经济合理的高性能沥青混合料，以应用于沥青路面施工。
1 实验概况
粗集料采用花岗岩，其中2．36～4．75mm部分也采用花岗岩作为粗集料使用，细集料则采用石灰石。矿粉采用滑石粉、硅灰粉、普通石灰石粉、重质碳酸钙矿粉，其中普通石灰石粉过0．075的方孔筛后使用，滑石粉、硅灰粉、重质碳酸钙矿粉的基本指标见表1。
沥青混合料设计基于马歇尔试验方法，以油石比、矿粉种类为控制因素，以空隙率、稳定度、流值、饱和度为控制指标，确定不同矿粉下混合料的最佳油石比。为了在合理的范围内尽量减少实验组数，首先用石灰石矿粉在油石比3．5％～5．5％范围内进行油石比的初步选择，得出其最佳油石比在4．6％左右。在此基础上，考虑到所用到的几种矿粉，其尺寸要比普通石灰石矿粉小，比表面积也较大，估计其用油量应比它大，因此，以它为中值，油石比往上再选两个用油量，往下只选一个用油量，间隔油石比为0．3％，成型标准Marsh~试件，测定试件的物理指标和力学指标，通过试件的稳定度、流值、密度、饱和度、矿料间隙率等指标与油石比的关系图，确定最佳油石比的范围。试验级配和马歇尔试验结果见表2和表3。
2最佳油石比
最佳油石比的确定是在所选的研究级配中选用花岗岩粗集料，石灰岩做细集料的基础上掺加配比3%不同矿粉(滑石粉、硅灰粉、重质碳酸钙矿粉和石灰石粉)，采用击实法成型试件，进而测定出马歇尔试件的物理、力学指标。由于工程所处为夏炎区重载交通，以空隙率5％为目标空隙率，确定出各矿粉对应混合料的最佳油石比如表4。
根据以上确定的最佳油石比，采用同样的成型方法成型试件，并同样测定出试件的物理、力学指标。为便于对比，将其备指标分类绘成折线图(略)。
由图可以看出，四种混合料均满足规范的要求。综合考虑饱和度、稳定度、流值和最佳油石比，可以初步认为以硅灰粉(B矿粉)为填料的混合料具有较好的性能。它不但具有合理的饱和度，较大的稳定度和较小的流值，而且最佳油石比也是四个当中最小的，其性价比较优，经济效益很可观。
3 结论
(1)通过研究不同种类矿粉对沥青混合料性能的影响，可知以硅灰粉作为填料的沥青混合料具有良好的性能。
(2)理论上分析，滑石粉、硅灰粉和重质碳酸钙矿粉的粒径都比普通石灰石粉小，应该需要更多的胶结料(沥青) 来包裹而使其用油量增加，但试验结果表明，粒径大小(或细度)并不是影响其油石比的主要因素。可见，我国对矿粉的要求仅仅局限于细度指标存在较大的不足，应更多的借鉴国外一些成功的经验，并进行大量相应的试验，制定适合我国实际的评价指标。
(3)可通过车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验以及动态、静态和弯曲蠕变试验，进一步考察矿粉类型对沥青混合料路用性能的影响程度，以便找到环境适应性强、经济合理的高性能路用沥青混合料。
参考文献：
[1]张登昆沥青路面[M]．北京：人民交通出版社，1998
[2]沈邦兴．试验设计及工程应用[M]．北京：中国计量出版
[3]殷岳川．公路沥青路面施工[M]
[4]公路工程沥青及沥青混合料试验规程。
[5]李福普，沈金安．公路沥青路面施工技术规范实施手册[M]
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：非常规矿粉；沥青路面；马歇尔试验；公路管理与维护
Abstract: this paper mainly introduces the use of silicon ash lime stone, stone, calcium carbonate and talcum powder four different kinds of packing of asphalt mixture is, the use of Marshall test method for performance evaluation and test, this paper analyzes the different kinds of packing of asphalt mixture Marshall test of the outcome, thus finally sure packing and aggregate the best combination of the optimum proportion and trying to find a good performance, reasonable economy with the repair of asphalt mixture is, in order to guide of the asphalt pavement of high grade highway management and maintenance work, and for asphalt pavement maintenance technology provide a reference for further research.
Keywords: unconventional kuangfen; The asphalt pavement; Marshall test; Highway management and maintenance
中圖分类号：U416.217文献标识码：A文章编号：
我国的沥青路面技术，以工程建设实践为依托，在路面结构设计、材料组成设计、施工机械及工艺、建设管理模式等方面，依靠科研攻关，不断技术创新，沥青路面修筑质量得到了稳步的提高。但随着道路交通量和汽车载重量的急剧增加，部分沥青路面已接近或超过其设计累计交通量，致使道路虽未达到使用年限，出现了不同的病害，使用品质下降，早期病害主要表现为车辙、坑槽、推移拥包，龟裂松散等，科研人员试图通过各种途径来改善沥青路面的使用状况，以延长其使用寿命，提高路面的使用性能，通过严格控制超载，以减轻沥青路面结构的承受荷载；通过使用聚合物改性沥青或者用聚合物纤维改性沥青来改善沥青路面高温稳定性和承载能力；通过利用新型或功能性材料来改善沥青混凝土的性能等。此外，研究不同填料(区别于工程中普遍采用的石灰岩或岩浆岩矿粉)对沥青混凝土性能的影响，采用优质矿粉吸附沥青做填料，提高矿粉和沥青的胶浆度，从而提高沥青混合料的高、低温性能，从中找到最佳组合，减少沥青路面的早期病害，也是一种有效的技术途径。
与国外的标准相比，我国对矿粉的要求只有细度指标，缺乏对矿粉系统性的要求和检测指标，致使劣质矿粉被应用到高等级沥青路面，造成路面的早期损害，对矿粉要求也少，对矿粉在沥青混合料中的应用研究则更少，具体指标如下：
矿粉在沥青混合料中起到重要的作用，矿粉要适量，少了不足以形成足够的比表面积来吸附沥青，过多又会使胶泥成团，致使路面胶泥离析，同样造成不良后果。考虑到滑石粉、硅灰粉、重质碳酸钙矿粉和石灰石粉相比有以下优势：
(1)颗粒尺寸较小，化学活性高，表面能高，在催化、吸附等方面具有优越性；
(2)由于小尺寸效应，可提高沥青胶浆内聚粘接强度，改善沥青混凝土中各集料间的界面结构，提高沥青混凝土强度、抗渗性、抗水性能与耐久性。因此，非常规矿粉具有较好的工程应用前景。
本文以广东省部分高等级公路沥青路面施工配合比关键技术研究为依托，对滑石粉、硅灰粉、普通石灰石粉、重质碳酸钙矿粉四种不同种类的填料对沥青混合料性能的影响进行实验，旨在找到一种性能良好、经济合理的高性能沥青混合料，以应用于沥青路面施工。
1 实验概况
粗集料采用花岗岩，其中2．36～4．75mm部分也采用花岗岩作为粗集料使用，细集料则采用石灰石。矿粉采用滑石粉、硅灰粉、普通石灰石粉、重质碳酸钙矿粉，其中普通石灰石粉过0．075的方孔筛后使用，滑石粉、硅灰粉、重质碳酸钙矿粉的基本指标见表1。
沥青混合料设计基于马歇尔试验方法，以油石比、矿粉种类为控制因素，以空隙率、稳定度、流值、饱和度为控制指标，确定不同矿粉下混合料的最佳油石比。为了在合理的范围内尽量减少实验组数，首先用石灰石矿粉在油石比3．5％～5．5％范围内进行油石比的初步选择，得出其最佳油石比在4．6％左右。在此基础上，考虑到所用到的几种矿粉，其尺寸要比普通石灰石矿粉小，比表面积也较大，估计其用油量应比它大，因此，以它为中值，油石比往上再选两个用油量，往下只选一个用油量，间隔油石比为0．3％，成型标准Marsh~试件，测定试件的物理指标和力学指标，通过试件的稳定度、流值、密度、饱和度、矿料间隙率等指标与油石比的关系图，确定最佳油石比的范围。试验级配和马歇尔试验结果见表2和表3。
2最佳油石比
最佳油石比的确定是在所选的研究级配中选用花岗岩粗集料，石灰岩做细集料的基础上掺加配比3%不同矿粉(滑石粉、硅灰粉、重质碳酸钙矿粉和石灰石粉)，采用击实法成型试件，进而测定出马歇尔试件的物理、力学指标。由于工程所处为夏炎区重载交通，以空隙率5％为目标空隙率，确定出各矿粉对应混合料的最佳油石比如表4。
根据以上确定的最佳油石比，采用同样的成型方法成型试件，并同样测定出试件的物理、力学指标。为便于对比，将其备指标分类绘成折线图(略)。
由图可以看出，四种混合料均满足规范的要求。综合考虑饱和度、稳定度、流值和最佳油石比，可以初步认为以硅灰粉(B矿粉)为填料的混合料具有较好的性能。它不但具有合理的饱和度，较大的稳定度和较小的流值，而且最佳油石比也是四个当中最小的，其性价比较优，经济效益很可观。
3 结论
(1)通过研究不同种类矿粉对沥青混合料性能的影响，可知以硅灰粉作为填料的沥青混合料具有良好的性能。
(2)理论上分析，滑石粉、硅灰粉和重质碳酸钙矿粉的粒径都比普通石灰石粉小，应该需要更多的胶结料(沥青) 来包裹而使其用油量增加，但试验结果表明，粒径大小(或细度)并不是影响其油石比的主要因素。可见，我国对矿粉的要求仅仅局限于细度指标存在较大的不足，应更多的借鉴国外一些成功的经验，并进行大量相应的试验，制定适合我国实际的评价指标。
(3)可通过车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验以及动态、静态和弯曲蠕变试验，进一步考察矿粉类型对沥青混合料路用性能的影响程度，以便找到环境适应性强、经济合理的高性能路用沥青混合料。
参考文献：
[1]张登昆沥青路面[M]．北京：人民交通出版社，1998
[2]沈邦兴．试验设计及工程应用[M]．北京：中国计量出版
[3]殷岳川．公路沥青路面施工[M]
[4]公路工程沥青及沥青混合料试验规程。
[5]李福普，沈金安．公路沥青路面施工技术规范实施手册[M]
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。