沥青混凝土渗水与混合料级配二者关系的探究

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某高速公路采用沥青混凝土路面结构，中面层为6cmAC－20型改性沥青混凝土，设计油石比Pa=4.6%，级配范围按该高速公路路面施工技术指导书要求。

该高速公路作业指导书要求中面层渗水系数不大于100ml/min。室内制大板试件所测渗水系数平均值为15ml/min，符合要求。但现场铺筑后的中面层所测12点的渗水值为133～300ml/min。之后，立即停止了生产，再到现场随机另选12点做渗水试验，同样渗水系数偏大；发现，混合料级配中0.6mm、0.3mm、0.15mm三档筛孔通过率均在指导书要求范围下限。

自0.6mm筛孔以下3档筛孔通过率均偏粗，接近要求级配范围下限。对工地原材料进行筛分同时到碎石加工厂发现，原产地石屑(0～5mm)因堆料过高，导致级配变异大，0.6mm、0.3mm、0.15mm三档料颗粒缺少，同样施工单位已加工生产的机制砂级配也偏粗；与设计配合比时取料有出入，此两种细集料都存在<6mm颗粒偏少的现象。

通过试验室的各项技术指标检测看，混合料级配曲线与生产设计级配曲线在细集料以下有偏离，关键筛孔4.75mm，2.36mm，0.075mm虽未超出指导书要求的抽提矿料级配的允许偏差±6%，±5%和±2%，但沥青混合料拌和性能不太好，粘聚性不足。

总监办中心试验室在调查了当地细集料料源的情况下，进行了室内掺砂重新配合比试验。

通过掺砂后的级配与原设计生产级配的比较，优化了级配曲线，增加了0.6mm以下筛孔通过率，对沥青混合料的级配有了改善，制作的大板试件测得渗水结果为“不渗”。

通过掺8%天然砂后，混合料级配中0.6mm、0.3mm、0.15mm的通过率增加不少，填补了骨料中的细料不足问题解，减小了混合料的空隙率，随着空隙率的减少，渗水性急剧减小，现场空隙率平均值达到5.1%时渗水便达到100ml/min，所以一定要严控混合料的级配，尤其细集料用量，为了增加沥青混凝土路面的密水性，在级配设计方面，细集料选材方面，一定要使上述3个筛孔的质量通过百分率大一些。且混合料目测粘聚性好，施工易于碾压，，动稳定度也有了提高，解决了中面层渗水系数大的问题。有些项目宁可花大价钱自己生产机制砂而放弃当地好的天然砂。有时天然砂的级配优于机制砂，自制的机制砂对加工的原料要求不严的话，生产出来的机制砂不是偏粗就是<0.075mm颗粒多，影响混合料的品质。

试验室制作了同一设计级配，不同0.6mm、3mm、0.15mm的通过率的沥青混合料大板试件，以利于分析此三档筛孔通过率与渗水系数的关系。

(1)经过对同一条高速公路，同一路面结构层，同一厚度，同一设计空隙率、同一施工单位，不同级配的试验，笔者认为，沥青路面的渗水性不仅与空隙率的大小，还主要取决于矿料的性质(骨料之间的嵌挤)特别是细集料中通过0.6mm、0.3mm、0.15mm及0.075mm的颗粒组成有关，通过试验得出，要想保证渗水系数在100ml/min以内，AC结构类型的沥青混凝土级配同一沥青用量下通过0.6mm筛孔的通过率应不低于19%，0.3mm的通过率不低于11%，0.15mm的通过率不低于9%，0.075mm的通过率不低于4.5%。

(2)施工中一定要保证料源地材的质量稳定，特别是要做到细集料的颗粒组成均匀、变异性小，笔者认为参建者一定要根据自己的实际情况制定适合自身地域特性的高速公路原材料的采购方案。有必要在签订购料合同时对各种规格的集料规定3－4档孔径的通过率；例，石屑(0～5mm)可规定2.36mm、0.6mm、0.3mm、0.075mm的通过百分率范围，合同中具体某一筛孔尺寸的通过量应根据采砸石场已生产集料的实际颗粒组成来确定，但应规定通过某一筛孔尺寸集料的允许误差(与规定通过量的误差)。<0.6mm的颗粒组成的允许质量误差应控制在±8%以内。

(3)再有，下雨后未采取搭棚的细集料在通过沥青拌合楼的主输送带上呈断续分布，不能按设定数量向主输送带上布料。由此，使用潮湿细集料经常使细集料热料仓中的料质量偏少，特别是0.3mm以下的细料偏少，这将导致沥青混凝土颗粒组成的变异性增大，空隙率增大，成为开放交通后产生水破坏的重要原因。经过热料仓筛分后的细集料部分重量最大偏差最好控制在3%以内，重视细集料用量，每天生产的矿料级配尽量符合生产配合比确定的级配曲线(控制在较小的容许范围内)这样容易保证出场的沥青混合料均匀，在相同碾压功下密实。不会形成同一断面某一处因级配不均匀，导致渗水系数也不同。

(4)有文献《高速公路沥青路面渗水性能》记载，室内试验渗水与空隙率呈指数分布，通过空隙率与渗水系数两个技术指标双控，方能更好保证沥青路面的质量。渗水系数在100ml/min时，路面还是稍微有一点渗水的，55ml/min以内时，基本上是不透水的，按沥青路面各层功能要求，保证中、下面层不透水，上面层基本不透水是有必要的。与中面层同理，下面层在沥青用量相对小的情况下要保证渗水系数小，细集料中四档筛孔通过率也应符合上述建议要求。