基于力学性能沥青面层自加工碎石适用性研究

摘要

在我国沥青路面建设持续高速推进导致矿产资源过度开采、优质石材日益匮乏的背景下,如何在保障沥青路面良好路用性能的基础上,因地制宜地进行沥青自加工碎石生产,具有重要的经济价值与社会意义。自加工碎石质量对于公路路面质量的控制至关重要,其中力学性能与物理性能评价必不可少,是实际工程中优选集料的决定性指标,力学指标测试主要包括集料压碎值、磨耗值、冲击值以及磨光值等,物理指标测试包括集料筛分、密度、吸水率以及砂当量等。沥青混合料面层在短期压实的施工过程与长期行车荷载作用的运营过程中,在承受各种自然环境复杂作用的基础上,还需要不断经受振动、撞击、摩擦以及碾压等荷载作用的考验,尤其是在摊铺压实阶段振动压路机对于沥青混合料施加的振动荷载最为强烈,对集料的强度提出了严苛的要求,常常会出现粗集料被压碎的情况,行车荷载较压路机振动碾压而言作用强度低,但由于道路交通量和轴载的急剧增加,在行车作用的长期冲击、摩擦以及碾压效应下,沥青面层粗集料也会逐渐被损耗,粗集料开裂破碎后将直接使混合料级配细化并且破坏集料之间的嵌挤,还会出现多个新鲜的破裂面,破裂面没有沥青裹覆,直接促使路面飞散、开裂与水损害的出现,由于粗集料是构成混合料骨架的关键,是混合料承受荷载能力的主要来源,粗集料的破碎细化还将严重损害混合料的高温稳定性与抗疲劳性能,造成混合料耐久性不足,降低沥青路面的使用寿命。规范中集料冲击值与压碎值是从不同侧面反映粗集料在外荷载作用下抵抗破碎的能力,表征了粗集料的强度和脆性。其中冲击值的作用力是瞬间的,碎石受力面积小,相对侧重集料的脆性,而压碎值的作用力是缓慢上升的过程,碎石受力面积大,更侧重集料的强度。规范中粗集料力学性能评价指标具有普适性,但由于规范需要兼顾不同集料的性能表现,无法针对性地考虑自加工集料的特点,也就做不到全面准确地评价。因此在规范基础上对试验进行了改进,沥青粗集料破碎常常发生在振动压实阶段,为了模拟粗集料破碎时的受力模式,在压碎筛分试验的基础上,对不同料源集料进行马歇尔击实试验,试件成型后通过燃烧法与浸泡三氯乙烯溶解的方式获取击实破碎后的所有集料,筛分后与初始级配进行对比分析,评价自加工碎石在振动压实阶段的抗破碎能力